步步高2015年高考物理一轮复习（新课标）配套导学案 第三章 牛顿运动定律学案15 实验

步步高2015年高考物理一轮复习（新课标）配套导学案 第三章 牛顿运动定律学案15 实验内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 、物体受力的关系实验目的1学会用控制变量法研究物理规律2探究加速度与物体质量、物体受力的关系3掌握灵活运用图象处理问题的方法实验原理探究加速度 a 与力 F、质量 M 的关系时，应用的基本方法是_，即先控制一个参量小车的质量 M 不变，讨论加速度 a 与力 F 的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力 F 不变，改变小车质量 M，讨论加速度 a 与质量 M 的关系实验器材打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、_电源、_、砝码、_、导线实验步骤一、测质量1用天平测出小车和砝码的总质量 M，小盘和砝码的总质量 m，把测量结果记录下来二 2、、仪器安装及平衡摩擦力2按图 1 把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力图 13平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板反复移动木板的位置，直至小车拖着纸带在斜面上运动时可以保持_运动状态这时，小车受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力_的分力平衡三、保持小车的质量不变，研究 a 与 F 的关系4把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先_再_，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码5保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m记录下来，重复步骤 录下小盘和砝码的总质量m，再重复步骤 4， 3、重复三次，得到三条纸带6在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值，并记录在表格(一) 内表(一)实验次数 加速度 a/(ms2 ) 小车受力 F/持小盘和砝码的质量不变，研究 a 与 M 的关系7保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，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改变小车上砝码的个数，重复步骤 7，并将所对应的质量和加速度填入表(二) 中光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (二)实验次数 加速度 a/(ms2 ) 小车和砝码的 总质量 M/要计算各种情况下所对应 4、的小车加速度，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2(1)根据表(一 )，用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示作用力 F，作用力的大小 F 等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度 a 与作用力 F 成正比如图 2 所示(2)根据表(二) 用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示小车和砝码的质量 M，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，发现这些点落在一条类似反比函数的曲线上我们猜想，a 与 M 可能成反比为了检验猜想的正确性，再用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示小 5、车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点如果这些点落在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比(如图 3 所示)图 3注意事项1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，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2实验步骤 2、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3每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有如此，小盘 6、和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力4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，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车误差分析1质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差2因实验原理不完善造成误差：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3平衡摩擦力不准确造成误差：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(比如要挂好纸带、接通打点 7、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光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 对实验原理的理解【例 1】 如图 4图 4 所示的实验装置可以探究加速度与力、质量的关系，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量 )记为 m，小车的总质量( 包括车、盒子及盒内沙子质量)记为 M.(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比；从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力 该力视为合外力 F，对应的加速度 a 则从打下的纸带中计算得出多次改变合外力 F 的大小，每次都会得到一个相应的加速度本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统 8、的总质量不变以合外力 F 为横轴，以加速度 a 为纵轴，画出 aF 图象，图象是一条过原点的直线aF 图象斜率的物理意义是_你认为把沙桶的总重力 作合外力 F 是否合理。 答：_.(填“合理”或 “不合理”)本次实验中，是否应该满足 Mm 这样的条件。 答：_(填“是”或“ 否”) ；理由是_(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比；保持桶内沙子质量 m 不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变用图象法处理数据时，以加速度 a 为纵轴，应该以_的倒数为横轴题型二实验数据的处理【例 2】 某学习小组的同学在用打点计时器 9、探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如下表所示的几组数据，其中第3 组数据还未算出加速度，但对应该组已打出了纸带，如图 5 所示(长度单位：，图中各点为每 5 个打点选出的计数点(两计数点间还有 4 个打点未标出) 图 5实验次数 1 2 3 4 5 6小车质量(g) 200 300 400 500 600 700小车加速度(m/1 ) )请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中( 小数点后保留两位小数)(2)请在图 6 中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上，并作出平滑的图线光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)由图 10、象得出的结论是：利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是()A平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮系在小车上B连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D小车释放前应靠近打点计时器，且应先接电源再释放小车2(2011三明模拟)用如图 7 甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”实验时，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度 a 和小车所受拉力 F 的图象为图中的直线，乙同学画出的 aF 图象为下图中的直线在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况的四种解释，其中可能正确的是()图 7A实验 11、前甲同学没有平衡摩擦力B甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了C实验前乙同学没有平衡摩擦力D乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了3(2009江苏高考)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图 8 甲所示图 8(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示计时器打点的时间间隔为 s，从比较清晰的点起，每 5 个点取一个计数点，量出相邻计数点之光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 该小车的加速度 a_ m /结果保留两位有效数字 )(2)平衡摩擦力后，将 5 个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车 12、的加速度小车的加速度 a 与砝码盘中砝码总重力 F 的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力 F(N) ms2 ) aF 的关系图象(如图 9 所示)图 9(3)根据提供的实验数据作出的 aF 的图线不通过原点请说明主要原因4(2011天星调研卷)如图 10 所示为某同学探究加速度与力和质量关系的实验装置，两个相同质量的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止打开夹子，两小车同时开始运动；关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次实验中记录的数据图 10实验次数 车号小车质量(g)小盘质量(g)车中砝码质量(g)盘中砝码质量(g)小车位移 ( 50 10 0 0 151乙 50 10 0 10 30甲 50 10 0 10 0 10 50 10 14甲 50 10 0 0 183乙 50 10 10 10请回答下述问题：(1)在每一次实验中，甲、乙两车的位移之比等于_之比，请简要说明实验原理_；(2)第一次实验是控制了_不变的，在实验误差范围内可得出结论是：_；(3)第二次实验是控制了_不变的，在实验误差范围内可得出结论是：_；光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (4)第三次实验时，该同学先测量了甲车的位移，再根据前两次实验结论，计算出乙车应该发。