2013高考物理總復習 實驗四 驗證牛頓運動定律課件 新人教版必修1

1、實驗四　驗證牛頓運動定律,實驗目的1．學會用控制變量法研究物理規(guī)律．2．驗證牛頓運動定律．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．,實驗原理探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時，應用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量M，討論加速度a與M的關(guān)系．,實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、

2、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺．,實驗步驟,圖3－4－1,1．用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0.2．把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路．,3．平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點計時器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運動．這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受滑動

3、摩擦力平衡．,在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的條件下，可以近似認為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大?。?．把小車停在打點計時器處，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，,打出一條紙帶．計算小盤和砝碼的重力，即為小車所受的合外力，由紙帶計算出小車的加速度，并把力和對應的加速度記錄在紙帶上(或表格中)．5．改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù)，重復步驟4，并多做幾次．,6．保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變，在小車

4、上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動打出紙帶．計算砝碼和小車的總質(zhì)量M，并由紙帶計算出小車對應的加速度．7．改變小車上砝碼的個數(shù)，重復步驟6，所對應的質(zhì)量和加速度也需記錄．,數(shù)據(jù)處理1．把小車在不同力的作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：,由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－F關(guān)系圖象如圖3－4－2所示．通過a－F關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．,圖3－4－2,2．把不同質(zhì)量的小車在相同力的作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：,

5、圖3－4－3,注意事項1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動．,2．實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．,3．每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大

6、于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力．,4．改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車．5．作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)．,6．作圖時兩軸標度比例要選擇適當．各量須采用國際單位，這樣作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會小些．7．為提高測量精度，可以采取下列

7、措施：,(1)應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點．(2)可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開始點起，每隔四個點標出一個計數(shù)點，而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1秒．,誤差分析1．質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差．2．因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車,受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，

8、存在系統(tǒng)誤差，盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越?。?3．平衡摩擦力不準造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等．,實驗改進本實驗中可以用氣墊導軌來代替長木板，這樣就省去了平衡小車摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器，借助于計算機來處理．,如圖3－4－4所示

9、為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機)研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置．,圖3－4－4,(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應保持________不變，用鉤碼所受的重力作為________，用DIS測小車的加速度．,圖3－4－5,(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a－F關(guān)系圖線(如圖3－4－5所示)．①分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是________________________

10、______________________________.,②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是(　　)A．小車與軌道之間存在摩擦B．導軌保持了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大,【解析】　(1)在研究加速度與力的關(guān)系時必須保持小車質(zhì)量不變，才能找出二者的關(guān)系．(2)①OA段在實驗的允許范圍內(nèi)，圖線是一條直線，因此可得出a與F成正比的關(guān)系．②由實驗的原理,,【答案】　(1)小車的總質(zhì)

11、量(或：小車的質(zhì)量)小車所受外力(或：外力、合外力)(2)①在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比?、贑,(2012·南京模擬)某同學設計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗，圖3－4－6甲所示為實驗裝置簡圖．(交流電的頻率為50 Hz),圖3－4－6,(1)圖乙所示為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為__________ m/s2.(保留兩位有效數(shù)字),圖3－4－7,圖3－4－8,【答