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,第三章 牛顿运动定律,实验四 验证牛顿运动定律,一、实验目的 1学会用控制变量法研究物理规律 2探究加速度与力、质量的关系 3掌握灵活运用图象处理问题的方法 二、实验原理(见实验原理图) 1保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系 2保持合外力不变，探究加速度与质量的关系,三、实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺 四、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： 按照如实验原理图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(即不给小车牵引力) 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，使小车能匀速下滑,一、数据处理 1保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度，填入表(一)中 表(一),2.保持小盘内的砝码个数不变时，计算各次小车和砝码的总质量及对应纸带的加速度，填入表(二)中 表(二),3.利用xaT2及逐差法求a. 4以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比,二、注意事项 1平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动 2不重复平衡摩擦力 3实验条件：mm. 4一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车,5作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧 6作图时两轴标度比例要选择适当.各量需采用国际单位 三、误差分析 1系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力 mg 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偶然误差：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,考点一 对实验原理和注意事项的考查,考点二 对数据处理与误差分析的考查,考点一 对实验原理和注意事项的考查,(2013高考天津卷)某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系,(1)下列做法正确的是 _ (填字母代号) A调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 (2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的 总 质量_木块和木块上砝码的总质量(填“远大于”、“远小于”或“近似等于”),AD,远小于,(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示 的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码， 在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉 力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线设 甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块 与木板间的动摩擦因数分别为甲、乙，由图可知，m甲 _m乙 ，甲 _ 乙(填“大于”、“小于”或“等于”),小于,大于,(2015海淀区模拟)某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：,考点二 对数据处理与误差分析的考查,(1)该同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材: A交流电源、导线 B天平(含配套砝码) C秒表 D刻度尺 E细线、砂和小砂桶 其中不必要的器材是_(填代号) (2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况其中一部分纸带上的点迹情况如图甲所示，已知打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，测得A点到B、C点 的 距离分别为x15.99 cm、x213.59 cm，则在打下点迹B时，小 车 运动的速度vB_m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a_m/s2.(结果保留三位有效数字),C,0.680,1.61,(3)在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的aF图象，其中图线不过原点的原因是_， 图线在末端弯曲的原因是_.,平衡摩擦力过度,砂和小砂桶的总质量m不远小于小车和砝码的总质量M,2016年高考命题角度： 1用气垫导轨替代木板，不需平衡摩擦，避免了摩擦对实验的影响 2用光电门计时获取实验数据、计算加速度更简便 3用传感器与计算机相连，得到小车加速度，使数据处理更加快速、准确,(2014高考新课标全国卷)某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到回答下列问题：,(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(填“线性”或“非线性”)关系 (2)由图乙可知，am图线不经过原点，可能的原因是_ (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_， 钩码的质量应满足的条件是_,非线性,存在摩擦力,调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力,远小于小车的质量,点评 该实验属于实验器材的创新，但设置的问题仍是立足“课本实验”，无延伸,
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