专题三：实验四：验证牛顿运动定律.ppt

备考策略：光电门、光电计时器及传感器是粤教版教材新 引进的器材和实验，在未来高考命题中出现的几率较大．本题 叙述过程较复杂，主要涉及的过程：一是弹簧锁定解除，滑块 弹出过程；二是滑块运动并经过光电门过程．涉及的知识点： ①平均速度与瞬时速度的关系；②牛顿第二定律；③匀变速运 动规律；④功能原理．本题是近年高考中经常出现的信息题的 一种，如何学会正确阅读并找出有效信息和规律是近年高考命 题者常思考的一个重要问题，专家们想通过这类命题来引导学 生提高阅读和理解能力，学会化繁为简，这也是提高创新能力 的重要途径之一． 2．某实验小组利用如图S4－14所示的实验装置来探究当 合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系． 图S4－14 (1)由图S4－14中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离 s＝24 cm ，由图S4 －15中游标卡尺测得遮光条的宽度 d ＝ ________cm.该实验小组在做实验时，将滑块从图S4－14所示 位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1 的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电 门1时的瞬时速度的表达式v1＝____________，滑块经过光电门 2时的瞬时速度的表达式v2＝____________，则滑块的加速度的 表达式a＝____________.(以上表达式均用字母表示) 图S4－15 * 实验四：验证牛顿运动定律 1．实验目的：学会用控制变量法来研究物理规律；探究加 速度与力、质量的关系，进而验证牛顿第二定律． 2．实验原理：利用沙及沙桶通过细线牵引小车做加速运动， 采用控制变量法研究物体的加速度与合外力、物体的质量关系． 如图S4－1所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，使 小车 M 和小桶m都做加速运动． 图S4－1 由④可知：当 M?m 时，可近似认为小车所受的拉力 T＝ mg，即小车所受的合外力 F合＝mg. 本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测 出相应的加速度a，验证a与F的关系；第二部分保持m不变， 改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系． 3．实验器材 打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有滑轮的长木 板、小桶、细绳、沙、低压交流电源、天平、刻度尺、砝码． 4．实验步骤及器材调整 (1)用天平分别测出小车和小桶的质量 M 和 m，把数值记录 下来． (2)按图S4－2所示把实验器材安装好． 图S4－2 (3)平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木板，反复移动其位置，直至不挂小桶的小车刚好在斜面上 保持匀速运动为止. (4)将小桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小 车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上 标上号码． (5)保持小车的质量不变，改变小桶中的沙量，重复步骤(4)， 每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据 填写在表内． (6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在 坐标系上描点，画出相应的图线以验证 a 与 F 的关系. (7)保持沙及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增 减砝码)，重复上述步骤(5)、(6)，验证 a 与 M 的关系． 5．注意事项 (1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端 垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾 角；平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电源． (2)改变 m 和 M 的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠 近打点计时器，而且先通电再放小车. (3)作图象时，要使尽可能多的点在所作的直线上，不在直 线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧，个别误差较大 的点应舍去． 1．(双选，东莞五校2011届高三联考)某同学设计了一个探 究小车加速度 a 与小车所受拉力 F 及质量m关系的实验，图S4 －3 为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合外 力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列哪两项说 法是正确的是( ) 图S4－3 A．要平衡摩擦力 B．实验时不需要平衡摩擦力 C．钩码的重力要远小于小车的总重力 D．实验进行时应先释放小车再接通电源 答案：AC 2．如图 S4－4 甲所示，物体放在不光滑水平面上，先施加 一水平向右的恒力 F，则物体所受的合外力为 F 吗？ 若物体(具 有一定的初速度)放在倾角为θ的斜面上，恰能匀速下滑，则物 体所受的合外力为多少？若此时再加一个沿斜面向下的拉力F， 如图 S4－4 乙所示，此时物体受到的合力为 F 吗？ 图S4－4 答案：在图甲中，物体由于还要受到摩