【金榜课件】2014高考物理第1轮复习教师配套课件：必修1第3章实验四验证牛顿运动定律.ppt

4.(2012·大纲版全国卷)图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”。 (1)完成下列实验步骤中的填空。 ①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列　　　的点。 ②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码。 ③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m。 ④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。 实验四　验证牛顿运动定律 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、薄木块 实验器材 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,探究加速度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,探究加速度a与小车质量M的关系 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.掌握利用图像处理数据的方法 实验目的 实验原理 实验目的和器材 【实验过程】 一、实验步骤 1.称量质量——用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0。 2.安装器材——按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。 3.平衡摩擦力——在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态。 4.让小车靠近打点计时器,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填入表1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,并将所对应的质量和加速度填入表2中。 7.改变小车上砝码的个数,重复步骤6,并多做几次。 表1 4 3 2 1 小车受力F/N 加速度a/m·s-2 实验次数 表2 4 3 2 1 小车和砝码的总质量M/kg 加速度a/m·s-2 实验次数 二、数据处理 1.计算加速度——先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的 距离,根据逐差法计算各条纸带对应的加速度。 2.作图像找关系——根据记录的各组对应的加速度a与小车所 受牵引力F,建立直角坐标系,描点画a-F图像,如果图像是一条 过原点的倾斜直线,便证明加速度与作用力成正比。再根据记 录的各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M,建立直角坐标 系,描点画a- 图像,如果图像是一条过原点的倾斜直线,就 证明了加速度与质量成反比。 【误差分析】 1.因实验原理不完善引起误差。以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg=(M+m)a;以小车为研究对象得F=Ma;求得 本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,由此引起的误差就越小。因此,满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量的目的就是减小因实验原理不完善而引起的误差。 2.摩擦力平衡不准确造成误差。在平衡摩擦力时,除了不挂小盘外,其他的均与正式实验一样(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相邻两点间的距离相等。 3.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、细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差。 【注意事项】 1.平衡摩擦力 在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,且要让小车拖着纸带匀速运动。 2.不重复平衡摩擦力 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.实验条件 每条纸带都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。 4.一先一后一按住 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,且应在小车到达定滑轮前按住小车。 5.作图 作图时,两坐标轴的比例要适当,要使尽可能多的点落在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线两侧。 【实验改进】 本实验中可以用气垫导轨来代替长木板,这样就省去了平衡摩擦力的麻烦,小车的加速度也可以利用传感器来测量,借助于计算机来处理。 热点 1 实验原理与注意事项 【典例1】(2