【步步高】高考物理大一轮复习 验证牛顿第二定律课件

实验四验证牛顿第二定律实验四本讲栏目开关实验目的实验原理实验步骤实验器材数据处理注意事项基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四【实验目的】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．基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四【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．基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四【实验器材】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．基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四【实验步骤】1．用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m′.2．安装实验器材(如图1所示)．3．平衡摩擦力．4．小盘绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取下纸带编号码．5．保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m′，重复步骤4.6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分测加速度a.图1基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四7．作a－F的图象，描点作图，若这些点在一条直线上，证明了加速度与力成正比．8．保持砝码和小盘的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤4和6，作a－图象，若图象为一直线，则证明加速度与质量成反比．【加速度与力】【加速度与质量】基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四【数据处理】1．探究加速度与力的关系以加速度a为纵坐标，以F为横坐标，根据测量的数据描点，然后作出图象，看图象是否是通过原点的直线，就能判断a与F是否成正比．基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四2．探究加速度与质量的关系以a为纵坐标、m为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图2甲所示的一条曲线．由图线只能看出m增大时a减小，但a与m具体是什么关系，不能得出．若以a为纵坐标，1/m为横坐标，将会得到如图乙所示的一条过原点的倾斜直线，据此可判断a与m成反比．

图2基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四【注意事项】1．平衡摩擦力：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．不重复平衡摩擦力：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的质量，都不需要重新平衡摩擦力．3．实验条件：每条纸带必须在满足小车的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．4．一先一后：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，再释放小车．基础再现·深度思考本讲栏目开关实验四【例1】某实验小组组在“探究究加速度与与物体受力力的关系””实验中，设计计出如下的的实验方案案，其实验验装置如图图3所示．已知小小车质量M＝214.6g，砝码盘质质量m0＝7.8g，所使用的打打点计时器器交流电频频率f＝50Hz.其实验步骤骤是：A．按图中所所示安装好好实验装置置；B．调节长木木板的倾角角，轻推小小车后，使使小车能沿沿长木板向下做匀匀速运动；；C．取下细绳绳和砝码盘盘，记下砝砝码盘中砝砝码的质量量m；D．先接通电电源，再放放开小车，，打出一条条纸带，由由纸带求得得小车的加加速度a；E．重新挂上上细绳和砝砝码盘，改变砝码盘盘中砝码的的质量，重复B－D步骤，求得得小车在不同合外力力F作用下的加加速度．图3课堂探究·突破考点本讲栏目开关实验四回答下列问问题：(1)按上述方案案做实验，，是否要求求砝码和砝砝码盘的总总质量远小小于小车的的质量？________(填“是”或或“否”)．(2)实验中打出出的其中一一条纸带如如图4所示，由该该纸带可求求得小车的的加速度a＝________m/s2.(3)某同学将有有关测量数数据填入他他所设计的的表格中，，如下表，，次数12345砝码盘中砝码的重力F/N0.100.200.290.390.49小车的加速度a/(m·s－2)0.881.441.842.382.89否0.88图4课堂探究·突破考点本讲栏目开关实验四他根据表中中的数据画画出a－F图象象(如图图5)．造造成成图图线线不不过过坐坐标标原原点点的的一一条条最最主主要要原原因因是是__________________________________________，从该该图图线线延延长长线线与与横横轴轴的的交交点点可可求求出出的的物物理理量量是是______________,其大大小小为为______．图5在计计算算小小车车所所受受的的合合外外力力时时未未计计入入砝砝码码盘盘的的重重力力砝码码盘盘的的重重力力0.08N课堂堂探探究究·突破破考考点点本讲栏目开关实验验四四【例2】】某实实验验小小组组利利用用如如图图6所示示的的实实验验装装置置来来探探究究当当合合外外力力一一定定时时，，物物体体运运动动的的加加速速度度与与其其质质量量之之间间的的关关系系．．(1)由图图中中刻刻度度尺尺读读出出两两个个光光电电门门中中心心之之间间的的距距离离x＝24cm，由由图图7中游游标标卡卡尺尺测测得得遮遮光光条条的的宽宽度度d＝______cm.该实实验验小小组组在在做做实实验验时时，，将将滑滑块块从从如如图图6所示示位位置置由由静静止止释释放放，，由由数数字字计计时时器器可可以以读读出出遮遮光光条条通通过过光光电电门门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＝________.（用字母表示示)图6图70.52课堂探究·突破考点本讲栏目开关实验四(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.通过分析表中中数据后，你你得出的结论论是__________________.m(g)a(m·s－2)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，在如如图8所示坐标系中中描点作出相相应图象．加速度与质量量成反比1234120(Kg-1)1/ma/(m·s-2)3图8课堂探究·突破考点本讲栏目开关实验四3.（2010·山东）某同学学设计了如图图15所示的装置来来探究加速度度与力的关系系．弹簧秤固固定在一合适适的木板上，，桌面的右边边缘固定一支支表面光滑的的铅笔以代替替定滑轮，细细绳的两端分分别与弹簧秤秤的挂钩和矿矿泉水瓶连接接．在桌面上上画出两条平平行线MN、PQ，并测出间距距d．开始时将木木板置于MN处，现缓慢向向瓶中加水，，直到木板刚刚刚开始运动动为止，记下下弹簧秤的示示数F0，以此表示滑滑动摩擦力的的大小．再将将木板放回原原处并按住，，继续向瓶中中加水后，记记下弹簧秤的的示数F1，然后释放木木板，并用秒秒表记下木板板运动到PQ处的时间t.①木板的加速度度可以用d、t表示为a＝____；为了减小测测量加速度的的偶然误差可可以采用的方方法是(一种即可)_______________________________________.图15保持F1不变，重复实实验多次测量量，求平均值值随堂训训练·能力达达标本讲栏目开关实验四四②改变变瓶中中水的的质量量重复复实验验，确确定加加速度度a与弹簧簧秤示示数F1的关系系．下下列图图象能能表示示该同同学实实验结结果的的是（（））c随堂训训练·能力达达标本讲栏目开关实验四四4.（2010江苏））为了了探究究受到到空气气阻力力时，，物体体运动动速度度随时时间的的变化化规律律，某某同学学采用用了““加速速度与与物体体质量量、物物体受受力关关系””的实实验装装置(如图16所示)．实验验时，，平衡衡小车车与木木板之之间的的摩擦擦力后后，在在小车车上安安装一一薄板板，以以增大大空气气对小小车运运动的的阻力力．(1)往砝码码盘中中加入入一小小砝码码，在在释放放小车车________(选填““之前前”或或“之之后””)接通打打点计计时器器的电电源，，在纸纸带上上打出出一系系列的的点．．图16之前随堂训训练·能力达达标本讲栏目开关实验四四(2)从纸纸带带上上选选取取若若干干计计数数点点进进行行测测时间t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s－1)0.120.190.230.260.280.29请根根据据实实验验数数据据在在图图17中作作出出小小车车的的v－t图象象（3）通通过过对对实实验验结结果果的的分分析析该该同同学学认认为为：：随随着着运运动动速速度度的的增增加加，，小小车车所所受受的的空空气气阻阻力力将将变变大