高考物理總復習 （人教版） 知識研習課件 第3章第4講 實驗：驗證牛頓運動定律ppt

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,歡迎進入物理課堂,1．實驗目的(1)學會用研究物理規(guī)律；體會實驗的精髓在于“控制變量”．(2)學會靈活運用圖象處理物理問題的方法．(3)探究與、的關(guān)系．,控制變量法,加速度,力,質(zhì)量,2．實驗原理本實驗共有3個參量F、m、a，研究加速度a與F及m的關(guān)系時，我們先控制一個參量——小車的質(zhì)量m不變，討論a與F的關(guān)系；再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即F不變，討論a與m的關(guān)系．3．實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、砝碼．,(即時鞏固解析為教師用書獨有)考點實驗過程1．實驗步驟及數(shù)據(jù)處理(1)用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M，把數(shù)值記錄下來．(2)按如圖所示把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在車上，即不給小車加牽引力．,(3)平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板，反復移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài)．這時，小車拖著紙帶運動時受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡．(4)把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，打完點后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標上紙帶號碼．,(5)保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤里放入適量的砝碼，使小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來，重復步驟(4)．在小盤內(nèi)再放入適量砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m″，再重復步驟(4)．(6)重復步驟(5)3次，得到3條紙帶．(7)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數(shù)點，測量計數(shù)點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值．,(8)用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力F，作用力的大小F等于小盤和砝碼的總重力，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上畫出相應的點，如果這些點是在一條過原點的直線上，便證明了加速度與作用力成正比．(9)保持砝碼和小盤的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，重復上面的實驗，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和砝碼的總質(zhì)量，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上畫出相應的點．如果這些點是在一條過原點的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比．,2．注意事項(1)一定要做好平衡摩擦力的工作．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動．(2)實驗步驟(2)(3)不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車與砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．(3)每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力．,(4)改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車．(5)作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè)．(6)作圖時兩軸標度比例要選擇適當．各量要采用國際單位．這樣，作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會小一些．,(7)為提高測量精度，應：①舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點；②可以把每打5次點的時間作為時間單位，即從開始點起，每5個點標出一個計數(shù)點，而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1s.,3．誤差分析(1)質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差．(2)因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差．小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小．(3)平衡摩擦力不準造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上相鄰各點間的距離相等．,【案例1】(2010山東理綜)某同學設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系．彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小．再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)________．,(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系．下列圖象能表示該同學實驗結(jié)果的是()(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是()A．可以改變滑動摩擦力的大小B．可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C．可以比較精確地測出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度,(2)當F1F0時，木板開始運動，但F1并非繩子的拉力而是瓶和水的總重力，只有當瓶和水的質(zhì)量遠小于木板和彈簧秤的質(zhì)量時，F(xiàn)1才可近似等于繩子拉力，此時aF1圖線為一段傾斜的直線，當瓶和水的質(zhì)量不遠小于木板和彈簧的總質(zhì)量時，繩子的拉力將小于F1，其加速度a隨著F1的增大而減小，其aF1圖線的斜率將逐漸減小，因而只有C項正確．,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼相比，水的質(zhì)量可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因而F1的大小也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，從而比較精確地測出摩擦力的大小和更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)，故正確答案為B、C.,【案例2】(2010江蘇高考)為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規(guī)律，某同學采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實驗裝置(如圖所示)．實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力．,(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車________(填“之前”或“之后”)接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點．(2)從紙帶上選取若干計數(shù)點進行測量，得出各計數(shù)點的時間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表：,請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出小車的vt圖象．,(3)通過對實驗結(jié)果的分析，該同學認為：隨著運動速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大．你是否同意他的觀點？請根據(jù)vt圖象簡要闡述理由．【解析】(1)(2)略(3)由速度圖象的斜率可以看出速度越大，加速度越?。栽撏瑢W分析合理．,【答案】(1)之前(2)如圖所示(3)同意．在vt圖象中，速度越大時，加速度越小，小車受到的合力越小，則小車受空氣阻力越大．,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,