高一物理验证牛顿运动定律PPT教学课件 (2)

m 若重物对小车的拉力等于重物的重力，则重物所受合力 为零，它就不会拉着小车加速运动了，故选项C正确．
【答案】 C 【纠错心得】 对实验中相关要求只是粗略的了解，不 能仔细思考是造成错误的关键，如本题把小车自己的 运动和让小车在斜面上做匀速直线运动相混是造成错 误的最主要原因．
题型一 对数据处理及误差的分析
1．在使用打点计时器时对于先放手还是先通电 的顺序搞不清楚．
2．在验证牛顿第二定律实验时忘记平衡摩擦 力．
3．在进行数据处理时不能抓住主要矛盾，画出 折线．
4．选取纸带处理数据求解加速度时，取值范围 太小，增大计算的误差．
5．对于匀变速直线运动中平均速度就等于中间 时刻的速度不能深刻理解和灵活运用．
【例3】在探究加速度与物体所受合力F及质量m的关 系实验中，如图333为实验装置简图，A为小车，B为 打点计时器，C为砝码，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拉力F等于砝码总重量， 小车运动加速度a可用纸带上点求得：
图333 图334
(1)如图334为某次实验得到的纸带(交流电的频率 为50Hz)，试由图中数据求出小车加速度值(写出计算 过程)；
(2)保持砝码质量不变，改变小车质量m，分别得 到小车加速度a与质量m及对应的1/m
数据如下表：
根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系， 请在方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作 出图线335所示．
图335
从 图 线 中 得 到 F 不 变 时 小 车 加 速 度 a 与 1质 量 m
【例2】(单选)实验探究加速度与力、质量的定量关系， 下列认识正确的是( )
A．F、m和a三个物理量都有直接测量的工具 B．实验时为消除摩擦力对小车运动的影响，要 将木板无滑轮的一端垫高，直到小车不挂重物时也能 自己沿长木板运动起来 C．实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的 重力小 D．根据实验数据，得到的F不变时的a—m图象 是过原点的倾斜直线
(3)B图线在纵轴上有截距的原因是 _在__平__衡__摩__擦__力__时__，___长__木__板__的__倾__角__过__大__，__小__车__沿__斜__面__ _向__下__的__分__力__大__于__摩___擦__力__，__使__尚__未__对__小__车__施__加__拉__力__时__， _小__车__已__有__加__速__度______.
即 F 1 / 2 ， 所 以 a 与 1 质 量 之 间 定 量 关 系 式 是 ： a 1 .
m
2 m
【思维拓展】观察描出的各数据点，可以看出各点大 体在一条直线上，由于误差的存在，不可将各数据点 直接连起来，使这些点尽可能地对称分布在直线的两 侧，这样可以减小实验误差，且离直线较远的点误差 较大，这些误差数据可以直接舍去，然后作出实验结 果图．
第3节
实验：验证牛顿运动定律
对实验步骤的了解
【例1】在做本实验时，按实验要求装置好器材后， 应按一定的步骤进行实验，下列给出供选择的操作步 骤：
A．保持小桶和砂的质量不变，在小车里加砝码， 测出加速度，重复几次
B．保持小车质量不变，改变小桶里砂的质量， 测出加速度，重复几次
C．用天平测出小车和小桶的质量
【解析】 运用图象分析实验误差原因，这是实验 探究中一项很重要的能力．
【例4】在探究物体运动与受力的关系的实验中，得 到以下数据：物体质量不变时，加速度a与物体所受 合力F的对应数据如表1；物体所受合力不变时，加速 度a和物体质量的倒数1/M的对应数据如表2.
表1
表2
(1)分别画出a-F图象和a-1/M图象．(画在图337的 两个坐标图上)
图337 (2)由a-F图象得到的结论是：________________； 由a一1/M图象得到的结论是：___________________.
【错解】 B 【错解原因】 错误地认为平衡摩擦力就是小车在斜面 上运动就一定是做匀速直线运动．
【正解】力F和质量m可直接用测力计和天平测量，但a不 能直接测量故选项A错误．若将小车一端垫高到小车不 挂重物时也能自己沿长木板运动起来时，就已平衡摩擦 力过度了，故选项B错误．F不变时，a与m成反比，故 其图象不是直线，其实a 1图象是直线，故选项D错误．
【解析】 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实验利用打点计时器进行计时，相邻两点
的时间间隔为0.02s，不需要秒表，步骤F是不必要的， 记住本实验的重要步骤不难作答．本探究实验中，可
以先保持外力F不变，研究加速度a与小车质量m0的关 系；再保持小车质量m0不变，研究加速度与外力F的 关系，因此，实验步骤中的A、B可以互换．
【答案】 F CDGABE(或CDGBAE) 【点评】 本实验中，平衡摩擦力是重要的一步，如果 没有平衡摩擦力，小车的加速度就不能与拉力F成正 比，导致实验失败．平衡摩擦力时，斜面倾角不能过 大，否则小车在没有拉力的情况下会产生加速度，同 样会导致实验失败．
跟踪训练1 在“探究物体运动与受力的关系”的实 验中，实验装置如图336甲所示．有一位同学通过实 验测量作出了图乙中的A图线，另一位同学实验测出 了如图丙中的B图线．试分析：
图336
(1)A图线不通过坐标原点的原因是
没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够
；
(2)A图线上部弯曲的原因是
未满足拉车的砝码质量m远小于小车的质量M ；
之 间 定 量 关 系 式 是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ．
(2)根据表中所提供的实验数据，所作的图象如下 图所示．为求直线的斜率，可在直线上找两个距离较 远的点，如点(1.00,0.50)和点(3.00,1.50)，求得直线的 斜率为：k=(1.50-0.50)/(3.00-1.00)=0.5.
D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的 垫木，平衡摩擦力
E．根据测出的数据，分别画出a-F和a-(1/m0)的图 线
F．用秒表测出小车运动的时间 G．将装有砂的小桶用细线通过定滑轮系到小车 上，接通电源，释放小车，在纸带上打下一系列的点 以上步骤中，不必要的步骤是__________，正确 步骤的合理顺序是____________(填写代表字母)．