高考物理创新设计一轮复习精品课件人教版1-34实验验证运动定律

1、1学会用控制变量法研究物理规律2验证牛顿第二定律3掌握利用图象处理数据的方法第4讲 实验 验证牛顿运动定律 探究加速度a与力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m的关系打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码一、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、仪器安装及平衡摩擦力图3412按图341把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，

2、即不给小车 加牵引力3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，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态这时，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在斜面方向上的分力平衡三、保持小车的质量不变 4把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，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4.在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总 质量m，再重复步骤4.6重复步骤5三次，得到三条纸带7在每条纸带

3、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8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画出相应的点，如果这些点是在一条过原 点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比四、保持小盘和砝码的质量不变9保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐 标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在 坐标平面上画出相应的点如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明 了加速度与质量成反比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

4、向的分力正好平衡小车受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

5、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【例1】 图342 在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图342所示的实验装 置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车 的加速度可

6、由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出 (1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与_的图象图343(3)如图343(a)为甲同学根据测量数据作出的aF图线，说明实验存在的问题是_(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aF图线如图343(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？_.解析：(1)当Mm时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘

7、中砝码的重力(2)因由实验画的aM图象是一条曲线，难以判定它所对应的函数式，从而难以确定a与M的定量关系，所以在实验中应作a 图象而不是aM图象来分析实验结果(3)图(a)甲同学根据测量数据作出的aF图线没有过原点，图象交于F轴上一点，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 (4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aF图线，两图象的斜 率不同，说明两个同学做实验时的小车及车上砝码的总质量不同答案：(1)Mm(2)1/M(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(4)小车及车上的砝码的总质量不同【例2】 若测得某一物体质量M一定时，a与F的有关数据资料如下表所示a/(ms2)1.984.065.

8、958.12F/N1.002.003.004.00图344(1)根据表中数据，在图344坐标中画出aF图象(2)根据图象判定：当M一定时，a与F的关系为_ 解析：本题主要考查“验证牛顿运动定律”实验的数据处理方法及结果分析若a与F成正比，则图象是一条过原点的直线同时，因实验中不可避免地出现误差，则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予以考虑，如图所示 答案：(1)见解析(2)正比关系图345【例3】 如图345所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒 子，盒子内盛有沙子沙桶的

9、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mg，将该力视为合外力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mg当作合外力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_倒数为横轴 解析：(1)将车内的沙子转移到桶中，就保证了Mm不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a ，可见aF图象斜率的