高三物理一轮复习 第3章第4讲 实验：验证牛顿运动定律课件 鲁科版

根据表中数据描出的点和作出的图像(见图)， 图像并没有通过原点．由图像可以看出，当 F=0.1N时a=0，说明小车受到的摩擦力为 0.1N.操作过程中可能遗漏了平衡摩擦力这一 步骤．
m
(2) 利 用 如 图 3-4-2 所 示 备 用 坐 标 纸 作出图象可判定：当物体所受合外力F 一定时，加速度a与质量m成什么关系？ 简要说明判断理由.
图3-4-2
(1)若根据表中记录数据画出图
象a-m，发现是一条曲线.猜测该曲线
可能是双曲线，也可能是其他曲线，
因而从该图象无法得出确切结论.我们
第三章
牛顿运动定律
4 实验:验证牛顿运动定律
一、实验目的
运用控制变量法探究物体的加速度 与质量及所受到的合外力之间的关系； 学会运用图象法处理两个物理量之间的 关系.
二、实验原理
1.在气垫导轨上用滑块通过光电门 来测量和验证.
(1)通过气垫导轨上的前、后光电门 读出滑块通过时间，使用游标卡尺测量 滑块挡光片宽度，因而可测量滑块通过 前、后光电门处的两个瞬时速度；再运 用公式 v22 v12 2as 求解滑块加速度.
2.在长木板上利用外力拉小车，通过“纸 带法”验证（见下述“问题”）.
三、实验器材
气垫导轨实验装置(含气垫导轨、滑块、光 电门、数字计时器、电源及气源)、橡皮泥、钩 码组、刻度尺、坐标纸等.
四、实验步骤及注意事项
1.保持滑块质量不变，获取验证滑块加速度 与其所受到的合外力之间定量关系的实验数据；
(1)让滑块在钩码拉力作用下做加速运动， 记录悬挂钩码质量m及滑块通过两个光电门的时 间t1、t2，并计算滑块经过两个光电门的速度及 每次加速度，将这些数据记入表格；
(1)让滑块在钩码拉力作用下做加速运动， 记录滑块质量m及滑块通过两个光电门的时
间t1、t2，并计算滑块经过两个光电门的速度
及每次加速度，将这些数据记入表格；
(2)保持悬挂钩码质量不变，通过在滑块 上添加或减少橡皮泥来改变滑块质量，重复 做几次，继续将记录的数据填入表格；
滑 块 对 滑 通过1门 通 过 2 门 光电门 加速度
如下图所示.由于
a 1 m
图象是通过原点的
直线，所以加速度a与质量m成反比.
点评 “验证牛顿第二定律实验”为 最新考纲中内容.在当今强调培养学生的 实验能力的要求下，因有运用典型的图 象法处理物理量之间关系的方法，所以 该实验在实验与探究中地位显得很突出.
某学生用改正后的图3-4-3所示的装置做实 验时，保持小车的质量不变，测得小车的 加速度a和拉力F的数据如下表所示：
可进一步猜测：物体加速度a与质量m
可能成反比.猜测是否正确，我们
通过图象 a 1 才可以直观、明确的
得出结论.因此m应根据图象 a 1 得出
结论.
m
1
(2)将表格中数据m转换为 m 分别为0.50、0.67、0.80和1.00.在
，其值 a 1 中
m
描点、连线，得出一条过原点的直线图线.
(2)保持滑块质量不变，改变悬挂钩码的数
量，即改变拉力大小，重复做几次，继续将记
录的数据填入表格；
钩 码 质 对 滑 通 过 1 门 通过2门 光 电 门 加速度
量
块 拉 的速度 的速度 间距 a/(m·s-2)
m/kg 力
v1/(m·s-1) v2/(m·s-1) s/m
F/N
2.保持滑块所受合外力不变，获取探究 滑块加速度与其质量之间定量关系的实验数 据；
图3-4-3
F/N a/(m×s-2)
0.20
0.30
0.40
0.50
0.10
0.21
0.29
0.40
根据表中的数据在图3-4-4中作出a-F图线．(1) 把图线延长，看看图线是否通过原点？如果 不通过原点，试分析在操作过程中可能遗漏 了哪个步骤？(2)这条图线在F轴上截距有何物 理意义？
图3-4-4
质量 块 拉 的速度 的速度 间距 a/(m·s-2)
m/kg 力
v1/(m·s-1) v2/(m·s-1) s/m
F/N
3.以纵坐标表示滑块加速度，用横 坐标分别表示滑块所受到的合外力、滑 块质量的倒数，根据实验数据在坐标系 中描点、连线；
4.观察a-F图线、a-1/m图线，若这 两个图线都是通过原点的直线，则说明 在保持滑块质量不变的条件下滑块加速 度与其所受到的合外力之间成正比、在 保持滑块所受合外力不变的条件下滑块 加速度与其质量的倒数值之间成正比.
(2)运用图象法验证两个物量之间的关 系时，可利用正比例函数知识.
a.保持小车质量不变，若得到的小车加速 度a与合外力F的关系图线是通过原点的直线， 则说明加速度a与合外力F之间成正比；
b.保持小车所受合外力不变，若得到的 小车加速度a与质量m的倒数值之间关系图线 是通过原点的直线，则说明加速度a与质量m 之间成反比.
运用图象法探究两个物理量之间的 关系
一同学在“保持物体所受合外力F一定， 改变物体质量m，探究物体加速度与质量之间 的关系”的实验中，记录了对应不同质量m时 加速度a的数值如下表：
M/kg 2.00 1.50 1.25 1.00
a/(m·s-2) 2.04 2.66 3.23 3.98
(1)若要根据表中数据探究在物体 受合外力F一定情况下，加速度a与质 量m之间的关系，你将根据图象a-m还 是根据图象 a 1 得出结论？