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2019年高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律实验4验证牛顿运动定律课件新人教版_图文

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第三章 牛顿运动定律 实验四 验证牛顿运动定律 1 2 3 基础知识梳理 核心考点突破 2年高考模拟 基础知识梳理 ? ? ? ? 一、实验目的 1.学会用控制变量法研究物理规律。 2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法。 3.探究加速度与力、质量的关系,并验证牛顿第二定 律。 ? 二、实验原理 ? 如图所示,在探究加速度a与合力F及质量M的关系时,应用的基本方法是 控制变量法 ,即先控制小车的质量M不变,讨论加速度a与_______ ____________ 力F 的关 系;再控制小盘和盘中砝码的质量m不变,即力F不变,改变小车的质量M, 质量M 的关系。 讨论加速度a与__________ ? 三、实验步骤 ? (1)称量质量:用天平测量小盘的质量和小车的质量M。 ? (2)安装器材:按图把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘 的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。 ? (3)平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块 薄木块,使小车匀速下滑。这时,小车拖着纸带运动时受 到的摩擦阻力恰好与小车所受的 重力沿斜面向下的分力 _______________________ 平衡。 ? (4)小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上,先接通电源后放开 小车,取下纸带编号码。 ? (5)保持小车的质量M不变,改变小盘和盘中砝码的质量 m,重复步骤(4)。 ? (6)保持小盘和盘中砝码的质量m不变,改变小车质量M, 重复步骤(4)。 ? 四、数据处理 ? (1)在“探究加速度与力的关系”实验中,以加速度a为纵 坐标、力F为横坐标建立坐标系,根据各组数据在坐标系 中描点。如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成 正比; (2)在“探究加速度与质量的关系”实验中,“a 与 M 成反比”实际上就是 1 1 1 “a 与 成正比”,以 a 为纵坐标、以 为横坐标建立坐标系,如果 a- 图线 M M M 是一条过原点的直线,就能判断 a 与 M 成反比——化曲为直法。 注意:两个图象斜率的物理意义:a-F 图线的斜率表示 1 1 小车和车中砝码质量的倒数 M __________________________ , 即 ________ ;a- 图线的斜率表示 M 小盘和盘中砝码的重力mg 。 小车受到的合力 ,即__________________________ ________________ ? 五、注意事项 ? (1)平衡摩擦力中的“不重复”: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。 ? (2)操作中的“一先一后一按”:每次开始时小车应靠近打 点计时器,并先接通电源,后放开小车,且应在小车碰到 滑轮前按住小车。 ? (3)作图中的“拟合与舍弃”:要使尽可能多的点在一条直 线上,不在直线上的点也要尽可能均匀地分布在直线的两 侧,遇到个别偏差较大的点应舍去。 六、误差分析 (1)因实验原理不完善引起误差。以小车、小盘和砝码整体为研究对象得 mg 1 M =(M+m)a;以小车为研究对象得 F=Ma;求得 F= · mg= · mg<mg。 m M+m 1+ M 本实验用小盘和盘中砝码的重力 mg 代替小车所受的拉力,而实际上小车所 受的拉力要小于小盘和盘中砝码的重力。小盘和砝码的总质量越小, 由此引起的 误差就越小。 (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产生误差。 核心考点突破 ?教材原型实验 (2017· 山东淄川一中月考)根据“探究加速度与力、 质量的关系”的 实验完成下面的题目。 导学号 21992208 ACD (1)有关实验以及数据处理,下列说法正确的是_________ A.应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差 B. 可以用天平测出小桶和砂的总质量 m 及小车和砝码的总质量 M; 根据公 mg 式 a= ,求出小车的加速度 M C.处理实验数据时采用描点法画图象,是为了减小误差 1 D.处理实验数据时采用 a- 图象,是为了便于根据图线直观地作出判断 M (2)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大。他 C 所得到的 a-F 关系可用图甲中哪个图表示_________ 。 (图中 a 是小车的加速度, F 是细线对小车的拉力) ? (3)某学生将实验装置按如图乙所示安装好,准备接通电源后开始做实验。他 打点计时器使用直流电源;小车与打点计时器 的装置图中,明显的错误是___________________________________________ ____________________________________________(写出一条即可)。 间的距离太长;木板水平放置,没有平衡摩擦力 ? (4)图丙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:xAB= 4.22cm、xBC=4.65cm、xCD=5.08cm、xDE=5.49cm,xEF= 5.91cm,xFG=6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz, 0.422(结果保留两位有效数字) 则小车的加速度a=__________m/s [解析] (1)应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量, 以减小实验 误差,故 A 正确;小车的加速度应通过打点计时器打出的纸带求出,故 B 错误; 处理实验数据时应采用描点法画图象,可以减小误差,故 C 正确;为了将图象 1 画成我们熟悉的直线, 更直观反映两个变量的关系, 处理数据时应作 a- 图象, M 故 D 正确。 (2)在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大,小车重力 沿木板向下的分力大于小车受到的摩擦力,在小桶对小车施加拉力前,小车已


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