實驗四驗證牛頓運動定律整理課件

過程分析導引實驗典例精析實驗四驗證牛頓運動定律知識要點歸納知能優化演練整理課件知識要點歸納實驗目的1．學會用控制變量法研究物理規律．2．驗證牛頓運動定律．3．掌握利用圖象處理數據的方法．實驗原理探究加速度a與力F及質量M的關系時，應用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質量M不變，討論加速度a與力F的關系，再控制砝碼和小盤的質量不變，即力F不變，改變小車質量M，討論加速度a與M的關系．整理課件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、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺．整理課件過程分析導引一、實驗步驟1．用天平測量小盤的質量m0和小車的質量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．圖3－4－1整理課件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摩擦力平衡．在保證小盤和砝碼的質量遠小于小車質量的條件下，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小．4．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)．整理課件5．改變小盤內砝碼的個數，重復步驟4，并多做幾次．6．保持小盤內的砝碼個數不變，在小車上放上砝碼改變小車的質量，讓小車在木板上滑動打出紙帶．計算砝碼和小車的總質量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，重復步驟6，所對應的質量和加速度也需記錄．整理課件二、數據處理1．把小車在不同力作用下產生的加速度填在下表中：實驗次數加速度a/(m·s－2)小車受力F/N1234整理課件由以上數據畫出它的a－F關系圖象如圖3－4－2所示．通過a－F關系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．圖3－4－2整理課件2．把不同質量的小車在相同力作用下產生的加速度填在下表中：實驗次數加速度a/(m·s－2)小車質量M/kg1234整理課件圖3－4－3整理課件三、實驗中應注意的事項1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調出一個合適的斜面，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．整理課件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量還是改變小車和砝碼的總質量，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量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出．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．整理課件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．

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點，而相鄰計數點間的時間間隔為T＝0.1秒．整理課件四、誤差分析及實驗改進1．誤差分析(1)質量的測量誤差，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)因實驗原理不完善造成誤差：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)，存在系統誤差，小盤和砝碼的總質量越接近小車的質量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質量越小于小車的質量，誤差就越小．整理課件(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．2．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．整理課件實驗典例精析(2009年高考上海卷)如圖3－4－4所示為“用DIS(位移傳感器、數據采集器、計算機)研究加速度和力的關系”的實驗裝置．題型一實驗原理和誤差分析例1圖3－4－4整理課件(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．(2)改變所掛鉤碼的數量，多次重復測量．在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出a－F關系圖線(如圖3－4－5所示)．圖3－4－5整理課件①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.②(單選題)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C．所掛鉤碼的總質量太大D．所用小車的質量太大整理課件整理課件【答案】

(1)小車的總質量(或：小車的質量)小車所受外力(或：外力、合外力)(2)①在質量不變的條件下，加速度與合外力成正比②C整理課件(2011年成都模擬)某實驗小組利用如圖3－4－6所示的實驗裝置來探究當合外力一定時，物體運動的加速度與其質量之間的關系．題型二實驗數據的處理例2圖3－4－6整理課件(1)由圖3－4－6中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離x＝24cm，由圖3－4－7中游標卡尺測得遮光條的寬度d＝________cm.該實驗小組在做實驗時，將滑塊從圖3－4－6所示位置由靜止釋放，由數字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1，遮光條通過光電門2的時間Δt2，則滑塊經過光電門1時的瞬時速度的表達式v1＝________，滑塊經過光電門2時的瞬時速度的表達式v2＝________，則滑塊的加速度的表達式a＝________.(以上表達式均用字母表示)圖3－4－7整理課件(2)在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質量總共做了6組實驗，得到如表所示的實驗數據．通過分析表中數據后，你得出的結論是________．m(g)a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63整理課件(3)現需通過圖象進一步驗證你的結論，請利用表格數據，在圖3－4－7所示坐標系中描點作出相應圖象．【解析】

(1)由圖可知：d＝5mm＋0.1mm×2＝5.2mm＝0.5