2017年高考一轮 3.5《实验 验证牛顿运动定律》ppt课件

2017年高考一轮 3.5《实验 验证牛顿运动定律》ppt课件内容摘要：

1、课标版 物理 第 5讲 实验 :验证牛顿运动定律 实验目的 量的关系。 实验原理 控制变量法 :在所研究的问题中 ,有两个以上的参量在发生牵连变化时 ,可 以控制某个或某些量不变 ,只研究其中两个量之间的变化关系的方法。 这 也是物理学中研究问题时经常采用的方法。 本实验中 ,研究的参量为 F、 m和 a,可以控制参量 研究 F与 也 可控制参量 研究 m与 教材研读 实验器材 打点计时器 ,纸带及复写纸 ,小车 ,一端附有定滑轮的长木板 ,小盘和砝码 ,细 绳 ,低压交流电源 ,导线 ,天平 ,刻度尺。 实验步骤 如图所示 0。 并使滑轮伸出桌面 ,把打点计 时器固定在长木板上远离滑轮的一端 2、,连接好电路。 小车的尾部挂上纸带 ,纸带穿过打点计时器的限位孔 ,将木板 无滑轮的一端稍微垫高一些 ,使小车在不挂小盘和砝码的情况下 ,能沿木板 做匀速直线运动。 这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受的滑动摩 擦力平衡。 在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下 ,可以近似 认为小盘和砝码的总重力的大小等于小车所受的合外力的大小。 挂上小盘和砝码 ,先接通电源 ,再让小车拖着纸 带在木板上做匀加速运动 ,打出一条纸带。 计算小盘和砝码的总重力 ,即为 小车所受的合外力 ,由纸带计算出小车的加速度 ,并把力和对应的加速度填 入表 (一 )中。 重复步骤 4,并多做几次。 在小车上放上砝码改变小 3、车的质量 ,让小车 在木板上滑动打出纸带 ,计算砝码和小车的总质量 M,并由纸带计算出小车 对应的加速度。 重复步骤 6,并将所对应的质量和加速度填入表 (二 )中。 表 (一 ) 实验次数 加速度 a/(m小车受力 F/N 1 2 3 4 表 (二 ) 实验次数 加速度 a/(m小车和砝码总质量 M/ 2 3 4 数据处理 可使用“研究匀变速直线 运动”的方法 :先在纸带上标明计数点 ,测量各计数点间的距离 ,根据公式 a = 计算加速度。 ,然后建立直角坐标系 , 用纵坐标表示加速度 a,横坐标表示牵引力 F,描点画 如果图像是一 条过原点的直线 ,便证明在质量一定时 ,加速度与作用力成正 4、比。 再记录各 组对应的加速度 ,然后建立直角坐标系 ,用纵坐标 表示加速度 a,横坐标表示总质量的倒数 ,描点画 图像 ,如果图像是一 条过原点的直线 ,就证明了在合外力一定时 ,加速度与质量成反比。 211M误差分析 纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差 ,细绳或纸 带不与木板平行等都会造成误差。 本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车 受到的拉力 (实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力 ),存在系 统误差。 小盘和砝码的总质量越接近小车的质量 ,误差就越大 ;反之 ,小盘 和砝码的总质量越小于小车的质量 ,误差就越小。 在平衡摩擦力时 ,除了不挂小盘外 ,其他的都跟 正式实验一样 ( 5、比如要挂好纸带、接通打点计时器 ),匀速运动的标志是打 点计时器打出的纸带上各点的距离相等。 注意事项 不要把悬挂小盘的细绳系在小车上 ,即不要给小车加任 何牵引力 ,并要让小车拖着打点的纸带运动。 、 3不需要重复 ,即整个实验平衡了摩擦力后 ,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。 的总质量的条件下打出。 只有如此 ,小盘和砝码的总重力才可视为小车受 到的拉力。 每次开始时小车应尽量靠近打点计时器 ,并应先 接通电源 ,再放开小车 ,且应在小车到达滑轮前按住小车。 要使尽可能多的点落在所作直线上 ,不在直线上的点应尽可能 对称分布在所作直线 6、两侧。 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。 (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点 ,在后边便于测量的地方找一个起点。 (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位 ,即从开始点起 ,每五个点标出一 个计数点 ,而相邻计数点间的时间间隔为 T=0.1 s。 考点一 实验原理和实验误差的分析 典例 1 如图为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。 图中打点计时器的 电源为 50 打点的时间间隔用 小车质量未知的情 况下 ,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下 ,物体的加速 度与其质量间的关系”。 考点突破 (1)完成下列实验步骤中的填空 : 平衡小车所受的阻 7、力 :小吊盘中不放物块 ,调整木板右端的高度 ,用手轻 拨小车 ,直到打点计时器打出一系列 的点。 按住小车 ,在小吊盘中放入适当质量的物块 ,在小车中放入砝码。 打开打点计时器电源 ,释放小车 ,获得带有点列的纸带 ,在纸带上标出小 车中砝码的质量 m。 按住小车 ,改变小车中砝码的质量 ,重复步骤。 在每条纸带上清晰的部分 ,每 5个间隔标注一个计数点。 测量相邻计数 点的间距 s1,。 求出与不同 a。 以砝码的质量 为纵坐标 ,在坐标纸上作出 若加速度与小车和砝码的总质量成反比 ,则 与 关系 (填 “线性”或“非线性” )。 (2)完成下列填空 : () 本实验中 ,为了保证在改变小车 8、中砝码的质量时 ,小车所受的拉力近似 不变 ,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是。 1) 设纸带上三个相邻计数点的间距为 a=。 图为用米尺测量某一纸带上的 由图可读出 mm, 此求得加速度的大小 a= m/ () 图为所得实验图线的示意图。 设图中直线的斜率为 k,在纵轴上的截距 为 b,若牛顿定律成立 ,则小车受到的拉力为 ,小车的质量为。 答案 (1)等间距 线性 (2)( )远小于小车和砝码的总质量 (填“远小于小车的质量”也可 ) ( ) 案范围在 案范围在 案范围在 ( ) 解析 (1)平衡小车的阻力时小吊盘中不放物块 ,使小车在木板上做匀 3122(5 )1因此打点计时器 9、打出一系列等间距的点。 设小车的质量为 M,所加砝码的质量为 m,小吊盘及放入物块的总质量为 小车及砝码 ,由 牛顿第二定律得 :M+m)a,得 = + m,因此 与 (2)( )对小车及砝码应有 :F=(M+m)a,对小吊盘和盘中物块有 : 理得 :M+m+m0)a,只有当 M+m上式可认为 M+m)a。 ( )由 =5t,故其加速度 a=。 4.2 mm,2 7.3 上所述得 a m/ ( )由 (1)中 = + =k, =b,解得 ,M=。 1122(5 )1 (2015吉林长春第二次质检 ,22)某同学利用如图所示的装置探究小车 的加速度与所受合外力的关系 ,具体实验步骤如下 : 按 10、照图示安装好实验装置 ,并测出两光电门间距离 L 平衡摩擦力即调节长木板的倾角 ,轻推小车后 ,使小车沿长木板向下运 动 ,且通过两个光电门的时间相等 取下细绳和沙桶 ,测量沙子和沙桶的总质量 m,并记录 把小车置于靠近滑轮的位置 ,由静止释放小车 ,记录小车先后通过光电门 甲和乙时显示的时间 ,并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加 速度 重新挂上细绳和沙桶 ,改变沙桶中沙子的质量 ,重复 的步骤 (1)用游标卡尺测得遮光片宽度 d= (2)关于本实验的说法正确的是。 (3)若实验中测量遮光片宽度时存在测量误差 ,测量结果偏大 ,其他条件不 变 ,则小车加速度的测量值 真实值。 (选 11、填“大于”或“小于” ) 答案 (1) (2)B (3)大于 解析 (1)遮光片的宽度 d=0.6 5(2)本实验中 , 沙桶和沙子的总质量所对应的重力即为小车做匀变速运动时所受的合外 力大小 ,所以不需要“沙桶和沙子的总质量必须远小于小车的质量”的实 验条件 ;同时平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶 ,选项 选 项 A、 C、 (3)由加速度和遮光片宽度之间的数量关系可知 ,在保持 其他实验条件不变的前提下 ,加速度大小与遮光片宽度的平方成正比 ,所以 加速度测量值大于真实值。 1 (2015云南昆明玉溪联考 ,22)某同学在用如图甲所示的装置做“探究 加速度与物体受力的关系”实验时 : (1)该同学在实验室找到了一个小正方体木块 ,用实验桌上的一把十分度的 游标卡尺测出正方体木块的边长 ,如图乙所示 ,则正方体木块的边长为 (2)接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高 ,通过速度传感器发现 小车刚好做匀速直线运动。 这个步骤的目的是。 (3)然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车匀加速下滑 ,不断改变重物的质 量 m,测出对应的加速度 a,则下列图像中能正确反映小车加速度 物质量。 答案 (1) (2)平衡摩擦力 (3)C 解析 (1)根据游标卡尺的读数规则 ,知正方体木块的边长为 (2。