廣東省2011年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章 《實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律》課件 新人教版

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律．2．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．3．掌握靈活運(yùn)用圖象處理問(wèn)題的方法．二、實(shí)驗(yàn)原理控制變量法：在所研究的問(wèn)題中，有兩個(gè)以上的參量在發(fā)生牽連變化時(shí)，可以控制某個(gè)或某些量不變，只研究其中兩個(gè)量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究問(wèn)題時(shí)經(jīng)常采用的方法．本實(shí)驗(yàn)中，研究的參量為F、m和a，可以控制參量m一定，研究a與F的關(guān)系，也可控制參量F一定，研究a與m的關(guān)系．三、實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)寫(xiě)紙片和紙帶、一端有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、小盤(pán)、低壓交流電源、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線(xiàn)．四、實(shí)驗(yàn)操作1．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)按照如圖實(shí)－4－1所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)線(xiàn)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)薄木塊的位置，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，在打點(diǎn)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(xiàn)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)與砝碼的總質(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)在一條直線(xiàn)上，就證明加速度與質(zhì)量成反比．2．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)把小車(chē)在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車(chē)受力F/N1234由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出它的a－F關(guān)系圖象如圖實(shí)－4－2所示．通過(guò)a－F關(guān)系圖象，我們可以得出小車(chē)的加速度a與力F成正比．圖實(shí)－4－2(2)把不同質(zhì)量(小車(chē)與車(chē)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量)的小車(chē)在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車(chē)的總質(zhì)量m/kg1234由以上數(shù)據(jù)畫(huà)出它的a－m圖象及a－圖象，如圖實(shí)－4－3甲、乙所示．圖實(shí)－4－3通過(guò)a－m和a－關(guān)系圖象，我們可以得出小車(chē)的加速度a與質(zhì)量m成反比，與質(zhì)量的倒數(shù)成正比．五、注意事項(xiàng)1．在實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)所受的摩擦力是造成系統(tǒng)誤差的一個(gè)重要因素．減小這種誤差的方法是在長(zhǎng)木板的一端墊上小木塊，使其適當(dāng)傾斜，利用小車(chē)重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力．2．判斷小車(chē)是否做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，一般可目測(cè)，必要時(shí)可以打一條紙帶，看上面各點(diǎn)間的距離是否相等．3．在本實(shí)驗(yàn)中，由于兩顆小車(chē)輪子的靈活程度可能不相同，所受的摩擦力也可能不相等，平衡摩擦力就有困難．應(yīng)該盡可能選取光滑的長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以減小因摩擦而造成的系統(tǒng)誤差．4．安裝器材時(shí)，要調(diào)整滑輪的高度，使拴小車(chē)的細(xì)繩與斜面平行，且連接小車(chē)和砝碼盤(pán)應(yīng)在平衡摩擦力之后．5．為使所作的a－F圖象和a－圖象趨于精確，每個(gè)圖都要求至少取5條以上的紙帶．取一條紙帶時(shí)，要同時(shí)在紙帶上記錄相應(yīng)的小車(chē)受的拉力和小車(chē)質(zhì)量的數(shù)據(jù)，并編號(hào)填表．6．描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線(xiàn)上，其余的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)的兩側(cè)，舍去個(gè)別誤差較大的點(diǎn)．7．改變小車(chē)的質(zhì)量或拉力的大小時(shí)，改變量應(yīng)盡可能大一些，但應(yīng)滿(mǎn)足砝碼盤(pán)和盤(pán)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)和車(chē)上砝碼的總質(zhì)量．一般來(lái)說(shuō)，砝碼盤(pán)和盤(pán)內(nèi)砝碼的總質(zhì)量不超過(guò)小車(chē)和車(chē)上砝碼總質(zhì)量的10%.8．稱(chēng)量物體的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)遵守天平的操作規(guī)則．六、誤差分析1．摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差．2．因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差，本實(shí)驗(yàn)中用小盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總重力代替小車(chē)受到的拉力(實(shí)際上小車(chē)受到的拉力要小于小盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差．

在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請(qǐng)將合理的順序填寫(xiě)在下面的橫線(xiàn)上：____________________(填字母代號(hào))．A．保持重物的質(zhì)量不變，在小車(chē)?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次B．保持小車(chē)質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次C．用天平測(cè)出小車(chē)和重物的質(zhì)量D．平衡摩擦力，使小車(chē)近似做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)E．掛上重物，放進(jìn)砝碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開(kāi)小車(chē)，在紙帶上打下一系列的點(diǎn)F．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，分別畫(huà)出a－F和a－圖線(xiàn)[解析]

利用控制變量法和逐差法分析紙帶求加速度，最后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理的操作順序應(yīng)為DCEABF或DCEBAF.[答案]

見(jiàn)解析

(2009·江蘇高考)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)－4－4甲所示．圖實(shí)－4－4(1)在平衡小車(chē)與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車(chē)的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車(chē)上．掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車(chē)上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車(chē)的加速度．小車(chē)的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤(pán)中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(m·s－2)0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a－F的關(guān)系圖象．圖實(shí)－4－5(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn)．請(qǐng)說(shuō)明主要原因．[解析]

(1)a＝＝m/s2＝0.16m/s2或a＝＝m/s2＝0