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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验四验证牛顿运动定律,大一轮复习讲义,第三章牛顿运动定律,实验四验证牛顿运动定律大一轮复习讲义第三章牛顿运动定律,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,回扣,基础知识,训练,基础题目,细,研考纲和真题 分析突破命题点,NEIRONGSUOYIN内容索引过好双基关研透命题点回扣基,过好双基关,过好双基关,基本实验要求,1.,实验原理,(1),保持质量不变，探究加速度,跟,的,关系,.,(2),保持合外力不变，探究加速度,与,的,关系,.,(3),作出,a,F,图像,和,a,图像,，,确定其关系,.,2.,实验器材,小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器,、,、,导线两根、纸带、天平、米尺,.,合外力,质量,低压交流电源,基本实验要求1.实验原理合外力质量低压交流电源,3.,实验步骤,(1),测量：用天平测量小盘和砝码的质量,m,和小车的质量,m,.,(2),安装：按照如图,1,所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上,(,即不给,小车,).,(3),平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车,能,下滑,.,图,1,牵引力,匀速,3.实验步骤图1牵引力匀速,(,4),操作：,小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，,先,后,，,断开电源，取下纸带编号码,.,保持小车的质量,m,不变，改变小盘和砝码的质量,m,，重复步骤,.,在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度,a,.,描点作图，作,a,F,的,图像,.,保持小盘和砝码的质量,m,不变，改变小车质量,m,，重复步骤,和,，,作,a,图像,.,接通电源,放开小车,(4)操作：小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先,规律方法总结,1.,注意事项,(1),平衡摩擦力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好,平衡,.,在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动,.,(2),不用重复平衡摩擦力,.,(3),实验条件,：,.,(4),一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量,靠近,_,，,并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车,.,m,m,计时器,打点,小车和纸带受到的阻力,规律方法总结1.注意事项mm计时器打点小车和纸带受到的阻,2.,误差分析,(1),实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力,m,g,代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力,.,(2),摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差,.,3.,数据处理,(1),利用,x,aT,2,及逐差法求,a,.,(2),以,a,为纵坐标，,F,为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明,a,与,F,成正比,.,(3),以,a,为纵坐标,，,为,横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定,a,与,m,成反比,.,2.误差分析,研透命题点,研透命题点,例,1,(2018,陕西省宝鸡市一模,),某同学利用如图,2,甲所示装置探究,“,加速度与力、物体质量的关系,”,，图中装有砝码的小车放在长木板上，左端拴有一不可伸长的细绳，跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连,.,在砝码盘的牵引下，小车在长木板上做匀加速直线运动，图乙是该同学做实验时打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，该同学测得相邻点之间的距离分别是,x,1,、,x,2,、,x,3,、,x,4,、,x,5,、,x,6,，打点计时器所接交流电的周期为,T,.,小车及车中砝码的总质量为,M,，砝码盘和盘中砝码的总质量为,m,，当地重力加速度为,g,.,命题点一教材原型实验,图,2,例1(2018陕西省宝鸡市一模)某同学利用如图2甲所示装,(1),根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为,a,_,_,_.,解析,为了减小偶然误差，采用逐差法处理数据，有：,x,6,x,3,3,a,1,T,2,，,x,5,x,2,3,a,2,T,2,，,x,4,x,1,3,a,3,T,2,，,(1)根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a_,(2),该同学先探究合外力不变的情况下，加速度与质量的关系，以下说法正确的是,_.,A.,平衡摩擦力时，要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上，把,木,板,不带滑轮的一端缓慢抬起，反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止,B.,由于小车受到的摩擦力与自身重力有关，所以每次改变小车质量时，都要,重,新,平衡摩擦力,C.,用天平测出,M,和,m,后，小车运动的加速度可以直接用公式,a,求,出,D.,在改变小车质量,M,时，会发现,M,的值越大，实验的误差就越小,D,(2)该同学先探究合外力不变的情况下，加速度与质量的关系，以,解析,在该实验中，我们认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘，故,A,错误,；,由于,平衡摩擦力之后有,Mg,sin,Mg,cos,，故,tan,.,所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，故,B,错误,；,小车,运动的加速度通过纸带求出，不能通过,a,求,出，故,C,错误,；,本,实验中，只有满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量,M,时，才近似认为细绳拉力等于小车所受的合外力，所以在改变小车质量,M,时，会发现,M,的值越大，实验的误差就越小，故,D,正确,.,解析在该实验中，我们认为细绳的拉力就等于小车所受的合外力，,(3),该同学接下来探究在质量不变的情况下，加速度与合外力的关系,.,他平衡摩擦力后，每次都将小车中的砝码取出一个放在砝码盘中，用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量,m,，并通过打点计时器打出的纸带求出加速度,.,得到多组数据后，绘出如图丙,a,F,图像,，发现,图像,是,一条过坐标原点的倾斜直线,.,图像,中,直线,的斜率表示,_,_,_(,用本实验中可测量的量表示,).,(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下，加速度与合外力的关,解析,对砝码盘和砝码：,m,g,F,m,a,对小车及车中砝码：,F,(,M,m,m,),a,联立得：,m,g,(,M,m,),a,认为小车及车中砝码所受合力,F,m,g,所以,F,(,M,m,),a,解析对砝码盘和砝码：mgFma,(4),该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为,_.,A.,理想化模型法,B,.,控制变量法,C.,极限法,D,.,比值法,B,解析,该实验采用控制变量法,.,(4)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为_,变式,1,(2018,广东省深圳市高级中学月考,),某组同学设计了,“,探究加速度,a,与物体所受合力,F,及质量,m,的关系,”,实验,.,如图,3,甲为实验装置简图，,A,为小车，,B,为电火花计时器，,C,为装有细砂的小桶，,D,为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车的拉力,F,等于细砂和小桶的总重力，小车运动的加速度,a,可用纸带上打出的点求得,.,图,3,变式1(2018广东省深圳市高级中学月考)某组同学设计了,(1),如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为,50 Hz.,根据纸带可求出电火花计时器打,B,点时的速度为,_,m,/s,，小车的加速度大小为,_m/,s,2,.(,结果均保留两位有效数字,),1.6,3.2,由逐差法求解小车的加速度，,(1)如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为5,(2),在,“,探究加速度,a,与质量,m,的关系,”,时，某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注，但尚未,完成,图像,(,如图丙所示,).,请继续帮助该同学作出坐标系中,的,图像,.,答案,见解析图,解析,根据描点法,作出,图像,，,如图所示,：,(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方,(3),在,“,探究加速度,a,与合力,F,的关系,”,时，该同学根据实验数据作出了加速度,a,与合力,F,的图线如图丁所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因：,_.,实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够,解析,图线不通过坐标原点，,F,不为零时，加速度仍为零，则实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够,.,(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据,命题点二教材实验创新,实验装置图,创新,/,改进点,1.,实验方案的改进：系统总质量不变化，改变拉力得到若干组数据,.,2.,用传感器记录小车的时间,t,与位移,x,，直接绘制,x,t,图像,.,3.,利用牛顿第二定律求解实验中的某些参量，确定某些规律,.,命题点二教材实验创新实验装置图创新/改进点1.实验方案的改,1.,用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度,.,2,.,图像,法,处理数据时，用钩码的质量,m,代替合力,F,，即用,a,m,图像,代替,a,F,图像,.,1.,用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得物块的初速度和末速度，由运动学公式求出加速度,.,2.,结合牛顿第二定律，该装置可以测出动摩擦因数,.,1.用传感器与计算机相连，直接得出小车的加速度.1.用光电门,弹簧测力计测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小车质量，更无需测钩码的质量,.,1.,气垫导轨代替长木板，无需平衡摩擦力,.,2.,力传感器测量滑块所受的拉力，钩码的质量不需要远小于滑块质量，更无需测钩码的质量,.,3.,用光电门代替打点计时器，遮光条结合光电门测得滑块的末速度，由刻度尺读出遮光条中心初始位置与光电门之间的距离，由运动学公式求出加速度,.,弹簧测力计测量小车所受的拉力，钩码的质量不需要远小于小车质量,例,2,(2016,全国卷,23),某物理课外小组利用图,4,中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系,.,图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂,钩,图,4,码,.,本实验中可用的钩码共有,N,5,个，每个质量均为,0.010 kg.,实验步骤如下：,(1),将,5,个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车,(,和钩码,),可以在木板上匀速下滑,.,例2(2016全国卷23)某物理课外小组利用图4中的,(2),将,n,(,依次取,n,1,2,3,4,5),个钩码挂在轻绳右端，其余,N,n,个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行,.,释放小车，同时用传感器记录小车在时刻,t,相对于其起始位置的位移,s,，绘制,s,t,图像,，,经数据处理后可得到相应的加速度,a,.,(3),对应于不同的,n,的,a,值见下表,.,n,2,时的,s,t,图像,如,图,5,所示；由图求出此时小车的加速度,(,保留,2,位有效数字,),，将结果填入下表,.,图,5,n,1,2,3,4,5,a,/(ms,2,),0.20,0.58,0.78,1.00,0.39,解析,因为小车做初速度为零的匀加速直线运动，将题图中点,(2,0.78),代入,s,at,2,可得，,a,0.39 m/s,2,.,(2)将n(依次取n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,(4),利用表中的数据在图,6,中补齐数据点，并作出,a,n,图像,.,从,图像,可以,看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比,.,图,6,答案,见解析图,解析,根据描点法可得如图所示图线,.,(4)利用
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