【优化方案】高三物理一轮复习 实验四《验证牛顿运动定律》课件

实验四验证牛顿运动定律

过程分析导引实验典例精析实验四验证牛顿运动定律知识要点归纳知能优化演练知识要点归纳实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．验证牛顿运动定律．3．掌握利用图象处理数据的方法．实验原理探究加速度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，再控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系．实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．过程分析导引一、实验步骤1．用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0.2．把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，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，连接好电路．图3－4－13．平衡摩擦力：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大小等于小车所受的合外力的大小．4．把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带．计算小盘和砝码的重力，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记录在纸带上(或表格中)．5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次．6．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．7．改变小车上砝码的个数，重复步骤6，所对应的质量和加速度也需记录．二、数据处理1．把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(m·s－2)小车受力F/N1234由以上数据画出它的a－F关系图象如图3－4－2所示．通过a－F关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比．图3－4－22．把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(m·s－2)小车质量M/kg1234图3－4－3三、实验验中应注注意的事事项1．一定要要做好平平衡摩擦擦力的工工作，也也就是调调出一个个合适的的斜面，，使小车车的重力力沿着斜斜面方向向的分力力正好平平衡小车车受的摩摩擦阻力力．在平平衡摩擦擦力时，，不要把把悬挂小小盘的细细线系在在小车上上，即不不要给小小车加任任何牵引引力，并并要让小小车拖着着打点的的纸带运运动．2．实验步步骤2、3不需要重重复，即即整个实实验平衡衡了摩擦擦力后，，不管以以后是改改变小盘盘和砝码码的总质质量还是是改变小小车和砝砝码的总总质量，，都不需需要重新新平衡摩摩擦力．．3．每条纸纸带必须须在满足足小车与与车上所所加砝码码的总质质量远大大于小盘盘和砝码码的总质质量的条条件下打打出．只只有如此此，小盘盘和砝码码的总重重力才可可视为小小车受到到的拉力力．4．改变拉拉力和小小车质量量后，每每次开始始时小车车应尽量量靠近打打点计时时器，并并应先接接通电源源，再放放开小车车，且应应在小车车到达滑滑轮前按按住小车车．5．作图象象时，要要使尽可可能多的的点在所所作直线线上，不不在直线线上的点点应尽可可能对称称分布在在所作直直线两侧侧．6．作图时时两轴标标度比例例要选择择适当．．各量须须采用国国际单位位，这样样作图线线时，坐坐标点间间距不至至于过密密，误差差会小些些．7．为提高高测量精精度，可可以采取取下列措措施：(1)应舍掉纸纸带上开开头比较较密集的的点，在在后边便便于测量量的地方方找一个个起点．．(2)可以把每每打五次次点的时时间作为为时间单单位，即即从开始始点起，，每隔四四个点标标出一个个计数点点，而相相邻计数数点间的的时间间间隔为T＝0.1秒．四、误差分析析及实验改进进1．误差分析(1)质量的测量误误差，纸带上上打点计时器器打点间隔距距离的测量误误差，拉线或或纸带不与木木板平行等都都会造成误差差．(2)因实验原理不不完善造成误误差：本实验验中用小盘和和砝码的总重重力代替小车车受到的拉力力(实际上小车受受到的拉力要要小于小盘和和砝码的总重重力)，存在系统误误差，小盘和和砝码的总质质量越接近小小车的质量，，误差就越大大；反之，小小盘和砝码的的总质量越小小于小车的质质量，误差就就越小．(3)平衡摩擦力不不准造成误差差：在平衡摩摩擦力时，除除了不挂小盘盘外，其他的的都跟正式实实验一样(比如要挂好纸纸带、接通打打点计时器)，匀速运动的的标志是打点点计时器打出出的纸带上各各点的距离相相等．2．实验改进本实验中可以以用气垫导轨轨来代替长木木板，这样就就省去了平衡衡小车摩擦力力的麻烦，小小车的加速度度也可以利用用传感器，借借助于计算机机来处理．实验典例精析(2009年高考上海卷卷)如图3－4－4所示为“用DIS(位移传感器、、数据采集器器、计算机)研究加速度和和力的关系””的实验装置置．题型一实验原理和误差分析例1图3－4－4(1)在该实验中必必须采用控制制变量法，应应保持________不变，用钩码码所受的重力力作为________，用DIS测小车的加速速度．(2)改变所挂钩码码的数量，多多次重复测量量．在某次实实验中根据测测得的多组数数据可画出a－F关系图线(如图3－4－5所示)．图3－4－5①分析此图线线的OA段可得出的实实验结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.②(单选题)此图线的AB段明显偏离直直线，造成此此误差的主要要原因是()A．小车与轨道道之间存在摩摩擦B．导轨保持了了水平状态C．所挂钩码的的总质量太大大D．所用小车的的质量太大【答案】(1)小车的总质量量(或：小车的质质量)小车所受外力力(或：外力、合合外力)(2)①在质量不变变的条件下，，加速度与合合外力成正比比②C(2011年成都模拟)某实验小组利利用如图3－4－6所示的实验装装置来探究当当合外力一定定时，物体运运动的加速度度与其质量之之间的关系．．题型二实验数据的处理例2图3－4－6(1)由图3－4－6中刻度尺读出出两个光电门门中心之间的的距离x＝24cm，由图3－4－7中游标卡尺测测得遮光条的的宽度d＝________cm.该实验小组在在做实验时，，将滑块从图图3－4－6所示位置由静静止释放，由由数字计时器器可以读出遮遮光条通过光光电门1的时间Δt1，遮光条通过过光电门2的时间Δt2，则滑块经过过光电门1时的瞬时速度度的表达式v1＝________，滑块经过光光电门2时的瞬时速度度的表达式v2＝________，则滑块的加加速度的表达达式a＝________.(以上表达式均均用字母表示示)图3－4－7(2)在本次实验中中，实验小组组通过改变滑滑块质量总共共做了6组实验，得到到如表所示的的实验数据．．通过分析表表中数据后，，你得出的结结论是________．m(g)a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)现需通过图象象进一步验证证你的结论，，请利用表格格数据，在图图3－4－7所示坐标系中中描点作出相相应图象．【解析】(1)由图可知：d＝5mm＋