高考物理一轮复习 实验四 验证牛顿运动定律随堂课件.ppt

1、实验四验证牛顿运动定律,注意事项 1实验方法：控制变量法。 2平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3不重复平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。,4实验条件：Mm只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。 5一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 6作图：作图时两轴标度比例要适

2、当，各量须采用国际单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。,误差分析 1因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。 2摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。,热点一实验原理与基本操作 【例1】图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。,图1,(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行

3、。接下来还需要进行的一项操作是_(填正确答案标号)。 A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动,(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是_(填正确答案标号)。 AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g

4、 BM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g CM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g DM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g,(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为：xAB4.22 cm、xBC4.65 cm、xCD5.08 cm、xDE5.49 cm，xEF5.91 cm，xFG6.34 cm。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a_m/s2。(结果

5、保留二位有效数字)。,图2,解析(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用。为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，因此应把木板的一端垫起适当的高度，以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为零，即小车做匀速运动，因此在进行这一操作时，不应挂砂桶，小车应连接纸带，A、C项错误；B项正确。 (2)由于绳子的拉力不易测量，本实验中用砂和砂桶的总重力来代替绳的拉力，而砂桶做加速运动，设加速度大小为a，则FTm(ga)，当砂桶的加速度很小时，FT近似等于mg，因此实验中应控制实验条件，使砂桶的加速度很小。只有当小车的质量远大于砂和砂桶的总质量时，小车和砂

6、桶的加速度才很小，绳的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力。C项正确。,答案(1)B(2)C(3)0.42,【变式训练】 1如图3所示，为某同学安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力。在图示状态下开始做实验。,图3,(1)从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是_。 (2)若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为M，做好此实验_(填“需要”或“不需要”)Mm的条件。 解析(2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力，而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。 答案(1)未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开

7、始实验时，小车离打点计时器太远(2)不需要,热点二实验数据处理与误差分析 【例2】(2014新课标全国卷，22)某同学利用图4(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：,图4,(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成 _(填“线性”或“非线性”)关系。 (2)由图(b)可知，am图线不经过原点，可能的原因是_。 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成

8、正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_， 钩码的质量应满足的条件是_。,解析(1)把图(b)中的点用平滑线连接后，可以看出，am图线是曲线即非线性。 (2)由图象可知，当拉力一定时，加速度不等0，所以除拉力外小车还受到摩擦力的作用。 (3)改进要求：第一图线不过原点，要平衡摩擦力，所以调整轨道的倾斜度；第二，要使小车受到合外力等于钩码的重力，要求钩码质量不能太大，即远小于小车的质量。 答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力远小于小车质量,【变式训练】 2在探究小车的加速度a与小车质量M和 小车受到的外力F的关系时， (

9、1)探究加速度和力的关系的实验数据 描绘出的aF图象如图5所示，下列 说法正确的是_(填正确答案标号)。 A三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等 B三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同 C直线1所对应的小车的质量最大 D直线3所对应的小车的质量最大,图5,(2)由于没有始终满足小车的质量M远大于钩码的质量m的关系，结果得到的图象应是下图中的_(填正确答案标号)。,答案(1)BD(2)D,视角2数据处理方法的改进 小车的加速度可以利用传感器，借助于计算机来处理 视角3实验方案的改进 (1)用气垫导轨和两个光电门来完成此实验 (2)实验方法的改进 视角4以本实验为背景，结合牛顿第二定律，测量两接触

10、面间的动摩擦因数,【例3】某同学用图6所示的装置来验证加速度和质量成反比。在自制的双层架子上固定平板玻璃，架子放在水平桌面上。连接小车的细绳跨过定滑轮与小桶相连。实验步骤如下：,图6,在两个小桶中装入适量细沙，并使两桶质量(含沙子)相同； 两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释放两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照。在照片上，通过装置上的刻度尺，测出甲、乙两车运动的距离x1、x2； 在乙车上逐渐增加砝码个数，重复步骤。,答案(1)反比(2)平衡摩擦力乙(3)甲车,【变式训练】 3如图7甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑

11、块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传感器可测得细线上的拉力大小)，力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。,(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则 d_mm。,图7,(2)下列不必要的一项实验要求是_(填正确答案标号)。 A应使A位置与光电门间的距离适当大些 B应将气垫导轨调节水平 C应使细线与气垫导轨平行 D应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 (3)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_。,解析(1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，由图知第5条刻度线与主尺对齐，d2 mm50.05 mm2.25 mm；(2)应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，选项A正确；应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与木板平面平行，此时拉力等于合力，选项B、C正确；拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量