《高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 專題精講 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 專題精講 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律課件（52頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 01主干回顧固基礎(chǔ)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律2驗(yàn)證牛頓第二定律3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法【實(shí)驗(yàn)原理】探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個(gè)參量小車(chē)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(pán)的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車(chē)質(zhì)量M，討論加速度a與M的關(guān)系【實(shí)驗(yàn)器材】打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板，小盤(pán)、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺【實(shí)驗(yàn)步驟】1用天平測(cè)出小車(chē)和小盤(pán)的質(zhì)量M和M，把數(shù)值記錄下來(lái)2按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安
2、裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)線系在小車(chē)上(即不給小車(chē)加牽引力)3. 平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力恰好與小車(chē)所受重力在斜面方向上的分力平衡4. 把細(xì)繩系在小車(chē)上并繞過(guò)滑輪懸掛小盤(pán)，先接通電源再放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)打點(diǎn)完成后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼5. 保持小車(chē)及車(chē)內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，在小盤(pán)內(nèi)放入質(zhì)量為 m的砝碼，重復(fù)步驟4.在小盤(pán)內(nèi)分別放入質(zhì)量為 m， m，的砝碼，再重復(fù)步驟4. m， m， m的數(shù)值都要記錄在紙帶上(或表格內(nèi))6. 在
3、每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值7. 用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)若這些點(diǎn)在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比. 8. 保持砝碼和小盤(pán)的質(zhì)量不變，在小車(chē)上依次加砝碼(也需作好記錄)，重復(fù)上述步驟，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車(chē)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)是在一條直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比【注意事項(xiàng)】1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個(gè)合適的斜面，使小車(chē)的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車(chē)受的摩擦力在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的
4、細(xì)線系在小車(chē)上，即不要給小車(chē)加任何牽引力，并要讓小車(chē)拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)2實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力3每條紙帶必須滿足在小車(chē)與車(chē)上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出只有如此，小盤(pán)和砝碼的總重力才可視為小車(chē)受到的拉力4改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē)5要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè)遠(yuǎn)離的點(diǎn)直接舍去6作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)各物理量須采用國(guó)際單位這
5、樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密，誤差會(huì)小些. 7為提高測(cè)量精度(1)應(yīng)舍掉紙帶上開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn)(2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即從開(kāi)始點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)0.1 s.【數(shù)據(jù)處理】 利用圖象處理數(shù)據(jù)是一種常用的重要方法將實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)通過(guò)描點(diǎn)作出圖象，可以非常直觀地看出兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，也可以有效地減小實(shí)驗(yàn)誤差，確定并排除實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的一些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)在探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成正比【誤差分析】1質(zhì)量的測(cè)量
6、誤差，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差2因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差：本實(shí)驗(yàn)中用重物的重力代替小車(chē)受到的拉力(實(shí)際上小車(chē)受到的拉力要小于重物的重力)，存在系統(tǒng)誤差重物質(zhì)量越接近小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越大；反之，重物質(zhì)量越小于小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越小3平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差：在平衡摩擦力時(shí)，除了不掛重物外，其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等02典例突破知規(guī)律考點(diǎn)1對(duì)實(shí)驗(yàn)原理及步驟的考查 典例透析2012安徽高考圖1為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車(chē)和砝碼的總
7、質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮D1 (1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是() A將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車(chē)在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) B將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小?chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車(chē)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) C將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴?，輕推小車(chē)，觀察判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) (
8、2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是() AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g BM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g CM400 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g DM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)圖2是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：sAB4.22 cm、sBC4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE
9、5.49 cm、sEF5.91 cm、sFG6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，則小車(chē)的加速度a_m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 圖2嘗試解答(1)B_(2)C_(3)0.42(1)要使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合外力，應(yīng)將長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離定滑輪的一端墊起，使小車(chē)所受重力沿木板向下的分力與小車(chē)及紙帶所受摩擦力平衡，即選項(xiàng)B正確(2)要使砂和砂桶的總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮?，必須使mM，只有選項(xiàng)C符合這個(gè)要求變式訓(xùn)練2013天津高考某實(shí)驗(yàn)小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系下列做法正確的是_(填字母代號(hào)) A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行 B
10、在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)定滑輪拴在木塊上 C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度 為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的拉力，應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量(填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”) 甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒(méi)有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉力F的關(guān)系，分別得到圖中甲、乙兩條直線設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為甲
11、、乙，由圖可知，m甲_m乙，甲_乙(填“大于”、“小于”或“等于”)F0時(shí)圖線與a軸交點(diǎn)為只有摩擦力作用時(shí)木塊的加速度值，mgmaag，由a甲a乙，可知甲乙；a0時(shí)的臨界拉力F為各自的最大靜摩擦力即滑動(dòng)摩擦力，由題圖可知甲m甲g乙，得出m甲m乙答案：AD遠(yuǎn)小于小于大于考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理與誤差分析 典例透析某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)
12、F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小， 再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t. (1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_ (2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_ (3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是_ a可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小 b可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) c可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小 d可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度 嘗試解答(1)2d/t2保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)
13、多次測(cè)量，求平均值(2)c(3)b、c(2)該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理類似，同樣需要滿足木板的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量m，此時(shí)可認(rèn)為繩上的拉力FT近似等于彈簧秤示數(shù)F1.本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有平衡摩擦力，但通過(guò)題意可知木板受到的摩擦力為F0，木板受到的合外力為(F1F0)圖象反映的是a與F1的關(guān)系，而不是a與(F1F0)的關(guān)系，所以圖象不過(guò)原點(diǎn)當(dāng)F1增大時(shí)，即礦泉水瓶的質(zhì)量m增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)的前提條件不再滿足，此時(shí)a越大，繩上的拉力FT就越小于彈簧秤示數(shù)F1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c正確(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測(cè)出摩擦
14、力的大小，b、c說(shuō)法是正確的，兩種實(shí)驗(yàn)方法都不能改變滑動(dòng)摩擦力的大小，a錯(cuò)誤；通過(guò)(2)中分析可以知道當(dāng)加速度增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差變大，d說(shuō)法錯(cuò)誤變式訓(xùn)練2011課標(biāo)全國(guó)卷利用圖1所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度一斜面上安裝有兩個(gè)光電門(mén)，其中光電門(mén)乙固定在斜面上靠近底端處，光電門(mén)甲的位置可移動(dòng)當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門(mén)都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門(mén)甲至乙所用的時(shí)間t.改變光電門(mén)甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間的距離s，記下相應(yīng)的t值；所得數(shù)據(jù)如下表所示. s(m) 0.500 0.600
15、0.700 0.800 0.900 0.950 t(ms) 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4s/t(m/s)1.711.621.55 1.451.34 1.22考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì) 典例透析2011重慶高考某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤(pán)和砝碼等器材來(lái)測(cè)定滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù).滑塊和托盤(pán)上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量為m.實(shí)驗(yàn)中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10 m/s2. (1)為測(cè)量滑塊的加速度a，須測(cè)出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的
16、_與_，計(jì)算a的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是_； (3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系如圖乙所示，由此可知_.(取兩位有效數(shù)字)乙乙 變式訓(xùn)練 如圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置 (1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力作為_(kāi)，用DIS測(cè)小車(chē)的加速度 (2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫(huà)出aF關(guān)系圖線(如圖所示) 分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_. 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(chē)與軌道之間存在摩擦 B導(dǎo)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(chē)的質(zhì)量太大(2)當(dāng)鉤碼重力較小時(shí)，細(xì)線的拉力F近似等于鉤碼的重力，起初圖線為過(guò)原點(diǎn)的一條直線，a與F成正比，故分析此圖線的OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是“在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比”；當(dāng)鉤碼重力較大不再滿足“小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量”時(shí)，圖線的AB段明顯偏離直線而向下彎曲，小車(chē)的加速度與鉤碼的重力不再成正比，不能認(rèn)為此時(shí)細(xì)線的拉力近似等于鉤碼的重力，C正確答案：(1)小車(chē)的總質(zhì)量小車(chē)所受的合外力(2)在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；C
高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 專題精講 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律課件
