【师说】2017届高三物理一轮总复习第3章《牛顿运动定律》实验四验证牛顿运动定律课件新人教版.ppt

* * [要点回顾] 知识点一　实验目的 1．学会用控制变量法研究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．掌握灵活运用图象处理问题的方法． 知识点二　实验原理 　控制变量法：在所研究的问题中，有两个以上的参量在发生牵连变化时，可以控制某个或某些量不变，只研究其中两个量之间的变化关系的方法．这也是物理学中研究问题时经常采用的方法． 本实验中，研究的参量为F、m和a，可以控制参量m不变，研究F与a的关系，也可控制参量F不变，研究m与a的关系． 知识点三　实验器材 　打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有定滑轮的长木板，小盘和砝码，细 绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺． 知识点四　实验步骤 如图所示： 1．用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0. 2．把一端附有定滑轮的长木板放在实验台上，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． 3．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填入表(一)中． 表(一) 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1 2 3 4 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．改变小车砝码的个数，重复步骤6，并将所对应的质量和加速度填入表(二)中． 表(二) 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车和砝码的 总质量M/kg 1 2 3 4 知识点五　数据处理 1．需要计算各种情况下所对应的小车的加速度，可使用“研究匀变速直线运动”的方法：先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据公式a＝计算加速度． 2．需要记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a－F图象，如果图象是一条过原点的直线，便证明加速度与作用力成正比． 再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数，描点画a－图象，如果图象是一条过原点的直线，就证明了加速度与质量成反比． 知识点六　误差分析 1．因实验原理不完善引起的误差． 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F＝·mgmg. 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接近小车的质量，误差越大；反之，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为了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、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差． 知识点七　注意事项 1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡． 2．不重复平衡摩擦力：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：m车m，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．先通后放再按住：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，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 5．为提高测量精度 (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点． (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s. 6．作图：作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些． [思维诊断] (1)验证牛顿第二定律的实验中不需要平衡摩擦力．(　　) (2)用控制变量法研究牛顿第二定律时，先保持m不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与m的关系．(　　) × √ 考点一　实验原理和数据处理[例