《创新设计》2014年高考总复习(安徽专版).ppt

第4讲实验四验证牛顿运动定律 误差分析1 因实验原理不完善引起的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 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 注意事项1 实验方法 控制变量法 2 平衡摩擦力 在平衡摩擦力时 不要悬挂小盘 但小车应连着纸带且接通电源 用手给小车一个初速度 如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的 表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡 3 不重复平衡摩擦力 平衡了摩擦力后 不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量 都不需要重新平衡摩擦力 4 实验条件 m m 只有如此 小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力 5 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 后放开小车 且应在小车到达滑轮前按住小车 6 作图 作图时两轴标度比例要适当 各量须采用国际单位 这样作图线时 坐标点间距不至于过密 误差会小些 热点对实验过程及实验数据处理的考查 典例1 2012 大纲全国卷 23 如图3 4 1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图 图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源 打点的时间间隔用 t表示 在小车质量未知的情况下 某同学设计了一种方法用来探究 在外力一定的条件下 物体的加速度与其质量间的关系 图3 4 1 1 完成下列实验步骤中的填空 平衡小车所受的阻力 小吊盘中不放物块 调整木板右端的高度 用手轻拨小车 直到打点计时器打出一系列 的点 按住小车 在小吊盘中放入适当质量的物块 在小车中放入砝码 打开打点计时器电源 释放小车 获得带有点列的纸带 在纸带上标出小车中砝码的质量m 按住小车 改变小车中砝码的质量 重复步骤 2 完成下列填空 本实验中 为了保证在改变小车中砝码的质量时 小车所受的拉力近似不变 小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是 设纸带上三个相邻计数点的间距分别为s1 s2和s3 a可用s1 s3和 t表示为a 图3 4 2为用米尺测量某一纸带上的s1 s3的情况 由图可读出s1 mm s3 mm 由此求得加速度的大小a m s2 图3 4 2图3 4 3 图3 4 3为所得实验图线的示意图 设图中直线的斜率为k 在纵轴上的截距为b 若牛顿定律成立 则小车受到的拉力为 小车的质量为 变式跟踪1 某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验 图3 4 4 a 为实验装置简图 所用交流电的频率为50Hz 图3 4 4 1 为了研究加速度和质量的关系 在实验中必须采用控制变量法 应保持 不变 用砂桶及砂所受的重力作为 图 b 为某次实验得到的纸带 实验数据如图 图中相邻计数点之间还有4个点未画出 根据纸带可求出小车的加速度大小为 m s2 保留三位有效数字 2 在本次实验中 实验小组通过改变小车质量共做了8组实验 得到下表所示的实验数据 通过分析表中数据 你得出的结论是 图3 4 5现需通过图象进一步验证你的结论 可利用表格数据作图 应在坐标纸中画出 图线 3 在某次实验中为研究加速度和力的关系 根据测得的多组数据可画出aF关系图线 如图3 4 5所示 此图线的AB段明显偏离直线 造成此误差的主要原因是 A 小车与木板之间存在摩擦B 木板保持了水平状态C 所挂砂桶及砂的总质量太大D 所用小车的质量太大 典例2 如图3 4 6所示为某同学探究加速度与力和质量关系的实验装置 两个相同质量的小车放在光滑水平板上 前端各系一条细绳 绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘 盘中可放砝码 两小车后端各系一条细绳 一起被夹子夹着使小车静止 打开夹子 两小车同时开始运动 关上夹子 两小车同时停下来 用刻度尺测出两小车的位移 下表是该同学在几次实验中记录的数据 图3 4 6 请回答下述问题 1 在每一次实验中 甲 乙两车的位移之比等于 之比 请简要说明实验原理 2 第一次实验控制了 不变 在实验误差允许范围内可得出的结论是 3 第二次实验控制了 不变 在实验误差允许范围内可得出的结论是 4 第三次实验时 该同学先测量了甲车的位移 再根据前两次实验结论 计算出乙车应该发生的位移 然后再测量了乙车的位移 结果他高兴地发现 理论的预言与实际符合得相当好 请问 他计算出的乙车位移应该是 答案 1 加速度见解析 2 小车质量小车加速度与拉力成正比 3 小车所受拉力小车加速度与质量成反比 4 30cm 变式跟踪2 2012 苏北四市调研 某实验小组利用如图3 4 7甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时 物体的加速度与质量之间的关系 1 做实验时 将滑块从图甲所示位置由静止释放 由数字计时器 图中未画出 可读出遮光条通过光电门1 2的时间分别为 t1 t2 用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x 用游标卡尺测得遮光条宽度d 则滑块经过光电门1时的速度表达式v1 经过光电门2时的速度表达式v2 滑块加速度的表达式a 以上表达式均用已知字母表示 如图乙所示 若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度 其读数为 mm 图3 4 7 2 为了保持滑块所受的合力不变 可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h 见图甲 关于 改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h 的正确操作方法是 A M增大时 h增大 以保持二者乘积增大B M增大时 h减小 以保持二者乘积不变C M减小时 h增大 以保持二者乘积增大D M减小时 h减小 以保持二者乘积减小 见Word版随堂基础演练