高考物理一輪復(fù)習(xí) 實驗4 驗證牛頓運動定律課件.ppt

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必考部分 第三章牛頓運動定律 實驗四驗證牛頓運動定律 網(wǎng)控基礎(chǔ)點讀讀有底氣 重視實驗操作提高實驗技巧 3 平衡摩擦力 小車的尾部掛上紙帶 紙帶穿過打點計時器的限位孔 將木板無滑輪的一端稍微墊高一些 使小車在不掛小盤和砝碼的情況下 能沿木板做勻速直線運動 這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡 在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下 可以近似認(rèn)為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大小 4 把小車停在打點計時器處 掛上小盤和砝碼 先接通電源 再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑 打出一條紙帶 5 改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù) 重復(fù)步驟 4 并多做幾次 6 保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變 在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量 讓小車在木板上滑動打出紙帶 7 改變小車上砝碼的個數(shù) 重復(fù)步驟 6 三 注意事項1 平衡摩擦力 在平衡摩擦力時 不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上 即不要給小車加任何牽引力 并要讓小車拖著紙帶勻速運動 平衡了摩擦力后 不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量 都不需要重新平衡摩擦力 2 實驗條件 每條紙帶都必須在滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)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 3 作圖 作圖時 兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng) 要使盡可能多的點落在所作直線上 不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè) 研細(xì)核心點練透實驗題 調(diào)研1 在探究物體的加速度a與物體所受外力F 物體質(zhì)量M間的關(guān)系時 采用如圖所示的實驗裝置 小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示 盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示 1 當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足 時 才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力 考點一 實驗原理與操作 試題調(diào)研 1 本實驗的兩個關(guān)鍵步驟 一是正確平衡摩擦力 二是保證盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車及車中砝碼的總質(zhì)量 2 計算加速度時 為減小偶然誤差 應(yīng)采用逐差法 名師歸納點題破疑 1 1 如圖甲為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖 1 平衡小車所受阻力的操作 取下 把木板不帶滑輪的一端墊高 接通打點計時器電源 經(jīng)推小車 讓小車拖著紙帶運動 如果打出的紙帶如圖乙所示 則應(yīng) 填 減小 或 增大 木板的傾角 反復(fù)調(diào)節(jié) 直到紙帶上打出的點跡 為止 類題練熟 2 圖丙為研究 在外力一定的條件下 物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系 時所得的實驗圖象 橫坐標(biāo)m為小車上砝碼的質(zhì)量 設(shè)圖中直線的斜率為k 在縱軸上的截距為b 若牛頓定律成立 則小車受到的拉力為 小車的質(zhì)量為 調(diào)研2 某實驗小組利用如圖所示的實驗裝置來探究當(dāng)合外力一定時 物體運動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系 考點二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 試題調(diào)研 1 由圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離x 24cm 由圖中游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d cm 該實驗小組在做實驗時 將滑塊從如圖所示位置由靜止釋放 由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間 t1 遮光條通過光電門2的時間 t2 則滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表述式v1 滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達(dá)式v2 則滑塊的加速度的表達(dá)式a 以上表達(dá)式均用字母表示 2 在本次實驗中 實驗小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實驗 得到如表所示的實驗數(shù)據(jù) 通過分析表中數(shù)據(jù)后 你得出的結(jié)論是 3 現(xiàn)需通過圖象進(jìn)一步驗證你的結(jié)論 請利用表格數(shù)據(jù)在如圖所示坐標(biāo)系中描點作出相應(yīng)圖象 物理實驗數(shù)據(jù)一般以表格的形式來呈現(xiàn) 但對數(shù)據(jù)的處理有公式法和圖象法兩種 利用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)更直觀 更簡潔 同時也能修正實驗的偶然誤差 作圖象時應(yīng)注意以下幾點 根據(jù)物理規(guī)律判斷圖線應(yīng)是直線還是曲線 根據(jù)給出的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上選擇合適的坐標(biāo)軸及標(biāo)度 根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中找出正確的坐標(biāo)點 用平滑的線將找到的坐標(biāo)點連接 偏離較遠(yuǎn)的點應(yīng)舍去不用 偏離較近的點應(yīng)均分在線的兩側(cè) 不要畫成折線 也不應(yīng)把線畫得過粗 名師歸納點題破疑 2 1 某同學(xué)利用圖甲所示的實驗裝置 探究物塊在水平桌面上的運動規(guī)律 物塊在重物的牽引下開始運動 重物落地后 物塊再運動一段距離停在桌面上 尚未到達(dá)滑輪處 從紙帶上便于測量的點開始 每5個點取1個計數(shù)點 相鄰計數(shù)點間的距離如圖乙所示 打點計時器電源的頻率為50Hz 類題練熟 1 通過分析紙帶數(shù)據(jù) 可判斷物塊在兩相鄰計數(shù)點 和 之間某時刻開始減速 2 計數(shù)點5對應(yīng)的速度大小為 m s 計數(shù)點6對應(yīng)的速度大小為 m s 保留三位有效數(shù)字 3 物塊減速運動過程中加速度的大小為a m s2 若用來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù) g為重力加速度 則計算結(jié)果比動摩擦因數(shù)的真實值 填 偏大 或 偏小 調(diào)研3 1 圖甲是探究加速度與力 質(zhì)量關(guān)系的實驗示意圖 根據(jù)某次實驗記錄的數(shù)據(jù) 作出a F圖線如圖乙所示 圖線不經(jīng)過原點的原因是 平衡摩擦力時 主要是平衡了 之間及 之間的摩擦 考點三 實驗改進(jìn)與創(chuàng)新 試題調(diào)研 2 幾位同學(xué)分析所得到的a F圖線不是一條直線的原因后 重新設(shè)計了一個實驗如圖丙所示 滑塊M放在氣墊導(dǎo)軌上 并在滑塊上固定一個速度傳感器 力傳感器固定在另一水平臺面上 分別與兩臺電腦相連 氣墊導(dǎo)軌連上氣泵并調(diào)成水平 多次改變鉤碼m的質(zhì)量 由速度和力傳感器可以得到多組不同的加速度a 力F的值 則下列說法中正確的是 解析 1 在力F 0時加速度不為零 說明平衡摩擦力時木板墊得太高 傾角太大 平衡摩擦力主要是平衡小車與木板間以及紙帶與打點計時器間的摩擦力 2 力傳感器測的力小于鉤碼和動滑輪重力之和的一半 在本實驗中鉤碼和小車的質(zhì)量關(guān)系對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性沒有影響 B錯 滑輪的質(zhì)量對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性沒有影響 C錯 當(dāng)鉤碼和動滑輪的質(zhì)量之和比小車質(zhì)量大得多時小車加速度會大于g D錯 答案 1 平衡摩擦力時木板傾角太大小車與木板紙帶與打點計時器 2 A 本題創(chuàng)新點分析 1 實驗器材創(chuàng)新 在本實驗中 氣墊導(dǎo)軌替代了長木板 由于阻力很小 可以不用平衡摩擦力 用力傳感器替代了托盤及砝碼 這樣就消除了本實驗中存在的系統(tǒng)誤差 用速度傳感器替代了紙帶 2 數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新 由于使用了速度傳感器 測出的速度可以用計算機繪制成v t圖象 直接得到加速度 減小了直接測量帶來的偶然誤差 名師歸納點題破疑 3 1 2014 新課標(biāo)全國卷 某同學(xué)利用圖甲所示實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖 如圖乙所示 實驗中小車 含發(fā)射器 的質(zhì)量為200g 實驗時選擇了不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪 小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到 回答下列問題 類題練熟 1 根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果 小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成 填 線性 或 非線性 關(guān)系 2 由圖乙可知 a m圖線不經(jīng)過原點 可能的原因是 3 若利用本實驗裝置來驗證 在小車質(zhì)量不變的情況下 小車的加速度與作用力成正比 的結(jié)論 并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力 則實驗中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是 鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是