高考物理大一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓第二定律課件 新人教版.ppt

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,,,,,考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理及誤差分析,考點(diǎn)三 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),考 點(diǎn),高三物理一輪復(fù)習(xí),實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓第二定律,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律． 2．驗(yàn)證牛頓第二定律． 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(chē)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(pán)的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車(chē)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(xiě)紙片、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤(pán)、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． 實(shí)驗(yàn)步驟 1.用天平測(cè)量小盤(pán)的質(zhì)量m0和小車(chē) 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．,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板，反復(fù)移動(dòng)薄木板的位置，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)定滑輪懸掛小盤(pán)，小盤(pán)里放砝碼，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)．計(jì)算小盤(pán)和砝碼的重力，在小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量的條件下，可以認(rèn)為等于小車(chē)所受的合外力，由紙帶計(jì)算出小車(chē)的加速度，并把力和對(duì)應(yīng)的加速度填入表(一)中． 5．改變小盤(pán)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(pán)內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變，在小車(chē)上放上砝碼改變小車(chē)的質(zhì)量，讓小車(chē)在木板上滑動(dòng)打出紙帶．計(jì)算砝碼和小車(chē)的總質(zhì)量,M，并由紙帶計(jì)算出小車(chē)對(duì)應(yīng)的加速度． 7．改變小車(chē)上砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟6，并將所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中． 表(一),表(二),數(shù)據(jù)處理 1．由表(一)中數(shù)據(jù)畫(huà)出a－F關(guān)系圖象如右圖所示． 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．,,2．摩擦力平衡不準(zhǔn)確造成誤差，在平衡摩擦力時(shí)，除了不掛小盤(pán)外，其他的均與正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各相鄰兩點(diǎn)間的距離相等． 3．質(zhì)量的測(cè)量誤差、紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會(huì)引起誤差． 注意事項(xiàng) 1．在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在小車(chē)上，即不要給小車(chē)加任何牽引力，并要讓小車(chē)拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)． 2．整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．,3．每條紙帶都必須在滿足小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量的條件下得出．只有如此，小盤(pán)和砝碼的總重力才可視為小車(chē)受到的拉力． 4．改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)定滑輪前按住小車(chē)． 5．作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在所作直線兩側(cè)． 6．作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，各量須采用國(guó)際單位．這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密，誤差會(huì)小些．,7．為提高測(cè)量精度 (1)應(yīng)舍掉紙帶上開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn)． (2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即從開(kāi)始點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.1 s.,【例1】 下圖為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮。?考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),(1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合力，先調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長(zhǎng)木板平行．接下來(lái)還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是 ( ) A．將長(zhǎng)木板水平放置，讓小車(chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車(chē)在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) B．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小?chē)連著已經(jīng)穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車(chē)，從打出的紙帶判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng) C．將長(zhǎng)木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車(chē)，觀察判斷小車(chē)是否做勻速運(yùn)動(dòng),答案,B,考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是 ( ) A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g,(1)要使細(xì)線對(duì)小車(chē)的拉力等于小車(chē)所受的合力，應(yīng)將長(zhǎng)木板遠(yuǎn)離定滑輪的一端墊起，使小車(chē)所受重力沿木板向下的分力與小車(chē)及紙帶所受摩擦力平衡，B正確． (2)要使砂和砂桶的總重力的大小作為細(xì)線對(duì)小車(chē)?yán)Φ拇笮?，必須使m?M，C正確．,解析,答案,C,考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),(3)下圖是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出．量出相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：xAB＝4.22 cm、xBC＝4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm，xEF＝5.91 cm、xFG＝6.34 cm.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz，則小車(chē)的加速度a＝________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)．,,解析,答案,圖片顯/隱,0.42,考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng),【例2】 (2015吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)檢測(cè))某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖．(交流電的頻率為50 Hz) (1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2.(保留兩位有效數(shù)字),考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理及誤差分析,,考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理及誤差分析,,,解析,考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理及誤差分析,(3)保持小車(chē)質(zhì)量m不變，改變砂和砂桶質(zhì)量M，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線如圖丁所示．該圖線不通過(guò)原點(diǎn)，其主要原因是_____________________________ ___________________________________________________________________________________________________.,,解析,答案,(1)3.2 (2)圖見(jiàn)解析 正比關(guān)系 (3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分,考點(diǎn)二 數(shù)據(jù)處理及誤差分析,【例3】 (2014高考新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷)某同學(xué)利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車(chē)加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖乙所示．實(shí)驗(yàn)中小車(chē)(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車(chē)的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到，回答下列問(wèn)題：,考點(diǎn)三 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),,考點(diǎn)三 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車(chē)的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系． (2)由圖乙可知，a－m圖線不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，可能的原因是__________________ _____________________________________________________________________________________________________.,(1)由描點(diǎn)作圖可知小車(chē)的加速度與鉤碼的質(zhì)量成非線性關(guān)系． (2)由圖象可知，當(dāng)小車(chē)加速度為0時(shí)，砝碼質(zhì)量不為0，說(shuō)明此時(shí)存在摩擦力． (3)對(duì)小車(chē)受力分析，有FT－Ff＝Ma，mg－FT＝ma,解析,考點(diǎn)三 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),(3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“在小車(chē)質(zhì)量不變的情況下，小車(chē)的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車(chē)受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是________________，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是__________________________ ________________________________．,,解析,答案,(1)非線性 (2)存在摩擦力 (3)調(diào)節(jié)軌道的傾斜度以平衡摩擦力 遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,考點(diǎn)三 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),