【優(yōu)化方案】高三物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)四《驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律》課件

實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律

過程分析導(dǎo)引實(shí)驗(yàn)典例精析實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律知識(shí)要點(diǎn)歸納知能優(yōu)化演練知識(shí)要點(diǎn)歸納實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律．2．驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)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，再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(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)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、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．過程分析導(dǎo)引一、實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測(cè)量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0.2．把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路．圖3－4－13．平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)．這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受滑動(dòng)摩擦力平衡．在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以近似認(rèn)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(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)算小盤和砝碼的重力，即為小車所受的合外力，由紙帶計(jì)算出小車的加速度，并把力和對(duì)應(yīng)的加速度記錄在紙帶上(或表格中)．5．改變小盤內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟4，并多做幾次．6．保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變，在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動(dòng)打出紙帶．計(jì)算砝碼和小車的總質(zhì)量M，并由紙帶計(jì)算出小車對(duì)應(yīng)的加速度．7．改變小車上砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟6，所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加速度也需記錄．二、數(shù)據(jù)處理1．把小車在不同力作用下產(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)小車受力F/N1234由以上數(shù)據(jù)畫出它的a－F關(guān)系圖象如圖3－4－2所示．通過a－F關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．圖3－4－22．把不同質(zhì)量的小車在相同力作用下產(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)小車質(zhì)量M/kg1234圖3－4－3三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中應(yīng)注注意的事事項(xiàng)1．一定要要做好平平衡摩擦擦力的工工作，也也就是調(diào)調(diào)出一個(gè)個(gè)合適的的斜面，，使小車車的重力力沿著斜斜面方向向的分力力正好平平衡小車車受的摩摩擦阻力力．在平平衡摩擦擦力時(shí)，，不要把把懸掛小小盤的細(xì)細(xì)線系在在小車上上，即不不要給小小車加任任何牽引引力，并并要讓小小車拖著著打點(diǎn)的的紙帶運(yùn)運(yùn)動(dòng)．2．實(shí)驗(yàn)步步驟2、3不需要重重復(fù)，即即整個(gè)實(shí)實(shí)驗(yàn)平衡衡了摩擦擦力后，，不管以以后是改改變小盤盤和砝碼碼的總質(zhì)質(zhì)量還是是改變小小車和砝砝碼的總總質(zhì)量，，都不需需要重新新平衡摩摩擦力．．3．每條紙紙帶必須須在滿足足小車與與車上所所加砝碼碼的總質(zhì)質(zhì)量遠(yuǎn)大大于小盤盤和砝碼碼的總質(zhì)質(zhì)量的條條件下打打出．只只有如此此，小盤盤和砝碼碼的總重重力才可可視為小小車受到到的拉力力．4．改變拉拉力和小小車質(zhì)量量后，每每次開始始時(shí)小車車應(yīng)盡量量靠近打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器，并并應(yīng)先接接通電源源，再放放開小車車，且應(yīng)應(yīng)在小車車到達(dá)滑滑輪前按按住小車車．5．作圖象象時(shí)，要要使盡可可能多的的點(diǎn)在所所作直線線上，不不在直線線上的點(diǎn)點(diǎn)應(yīng)盡可可能對(duì)稱稱分布在在所作直直線兩側(cè)側(cè)．6．作圖時(shí)時(shí)兩軸標(biāo)標(biāo)度比例例要選擇擇適當(dāng)．．各量須須采用國國際單位位，這樣樣作圖線線時(shí)，坐坐標(biāo)點(diǎn)間間距不至至于過密密，誤差差會(huì)小些些．7．為提高高測(cè)量精精度，可可以采取取下列措措施：(1)應(yīng)舍掉紙紙帶上開開頭比較較密集的的點(diǎn)，在在后邊便便于測(cè)量量的地方方找一個(gè)個(gè)起點(diǎn)．．(2)可以把每每打五次次點(diǎn)的時(shí)時(shí)間作為為時(shí)間單單位，即即從開始始點(diǎn)起，，每隔四四個(gè)點(diǎn)標(biāo)標(biāo)出一個(gè)個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)點(diǎn)，而相相鄰計(jì)數(shù)數(shù)點(diǎn)間的的時(shí)間間間隔為T＝0.1秒．四、誤差分析析及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)進(jìn)1．誤差分析(1)質(zhì)量的測(cè)量誤誤差，紙帶上上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器器打點(diǎn)間隔距距離的測(cè)量誤誤差，拉線或或紙帶不與木木板平行等都都會(huì)造成誤差差．(2)因?qū)嶒?yàn)原理不不完善造成誤誤差：本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中用小盤和和砝碼的總重重力代替小車車受到的拉力力(實(shí)際上小車受受到的拉力要要小于小盤和和砝碼的總重重力)，存在系統(tǒng)誤誤差，小盤和和砝碼的總質(zhì)質(zhì)量越接近小小車的質(zhì)量，，誤差就越大大；反之，小小盤和砝碼的的總質(zhì)量越小小于小車的質(zhì)質(zhì)量，誤差就就越?。?3)平衡摩擦力不不準(zhǔn)造成誤差差：在平衡摩摩擦力時(shí)，除除了不掛小盤盤外，其他的的都跟正式實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙紙帶、接通打打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的的標(biāo)志是打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出出的紙帶上各各點(diǎn)的距離相相等．2．實(shí)驗(yàn)改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)中可以以用氣墊導(dǎo)軌軌來代替長(zhǎng)木木板，這樣就就省去了平衡衡小車摩擦力力的麻煩，小小車的加速度度也可以利用用傳感器，借借助于計(jì)算機(jī)機(jī)來處理．實(shí)驗(yàn)典例精析(2009年高考上海卷卷)如圖3－4－4所示為“用DIS(位移傳感器、、數(shù)據(jù)采集器器、計(jì)算機(jī))研究加速度和和力的關(guān)系””的實(shí)驗(yàn)裝置置．題型一實(shí)驗(yàn)原理和誤差分析例1圖3－4－4(1)在該實(shí)驗(yàn)中必必須采用控制制變量法，應(yīng)應(yīng)保持________不變，用鉤碼碼所受的重力力作為________，用DIS測(cè)小車的加速速度．(2)改變所掛鉤碼碼的數(shù)量，多多次重復(fù)測(cè)量量．在某次實(shí)實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)測(cè)得的多組數(shù)數(shù)據(jù)可畫出a－F關(guān)系圖線(如圖3－4－5所示)．圖3－4－5①分析此圖線線的OA段可得出的實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)論是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.②(單選題)此圖線的AB段明顯偏離直直線，造成此此誤差的主要要原因是()A．小車與軌道道之間存在摩摩擦B．導(dǎo)軌保持了了水平狀態(tài)C．所掛鉤碼的的總質(zhì)量太大大D．所用小車的的質(zhì)量太大【答案】(1)小車的總質(zhì)量量(或：小車的質(zhì)質(zhì)量)小車所受外力力(或：外力、合合外力)(2)①在質(zhì)量不變變的條件下，，加速度與合合外力成正比比②C(2011年成都模擬)某實(shí)驗(yàn)小組利利用如圖3－4－6所示的實(shí)驗(yàn)裝裝置來探究當(dāng)當(dāng)合外力一定定時(shí)，物體運(yùn)運(yùn)動(dòng)的加速度度與其質(zhì)量之之間的關(guān)系．．題型二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理例2圖3－4－6(1)由圖3－4－6中刻度尺讀出出兩個(gè)光電門門中心之間的的距離x＝24cm，由圖3－4－7中游標(biāo)卡尺測(cè)測(cè)得遮光條的的寬度d＝________cm.該實(shí)驗(yàn)小組在在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，，將滑塊從圖圖3－4－6所示位置由靜靜止釋放，由由數(shù)字計(jì)時(shí)器器可以讀出遮遮光條通過光光電門1的時(shí)間Δt1，遮光條通過過光電門2的時(shí)間Δt2，則滑塊經(jīng)過過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度度的表達(dá)式v1＝________，滑塊經(jīng)過光光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度度的表達(dá)式v2＝________，則滑塊的加加速度的表達(dá)達(dá)式a＝________.(以上表達(dá)式均均用字母表示示)圖3－4－7(2)在本次實(shí)驗(yàn)中中，實(shí)驗(yàn)小組組通過改變滑滑塊質(zhì)量總共共做了6組實(shí)驗(yàn)，得到到如表所示的的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．．通過分析表表中數(shù)據(jù)后，，你得出的結(jié)結(jié)論是________．m(g)a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需通過圖象象進(jìn)一步驗(yàn)證證你的結(jié)論，，請(qǐng)利用表格格數(shù)據(jù)，在圖圖3－4－7所示坐標(biāo)系中中描點(diǎn)作出相相應(yīng)圖象．【解析】(1)由圖可知：d＝5mm＋