高三物理复习试验04验证牛顿运动定律精选课件PPT

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1.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不 要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着纸带匀速运动. 2.整个实验平衡了摩擦力后，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. 3.每条纸带都必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质 量的条件下打出.只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车 受到的拉力.
实验四 验证牛顿运动定律
1.学会用控制变量法研究物理规律 2.验证牛顿第二定律 3.掌握利用图象处理数据的方法
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探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变 量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，探究加速度a 与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，探 究加速度a与小车质量M的关系.
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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.小盘和砝码的总质量 越小于小车的质量，由此引起的误差就越小.因此，满足小盘和 砝码的总质量远小于小车的质量的目的就是减小因实验原理不 完善而引起的误差.
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2.摩擦力平衡不准确造成误差，在平衡摩擦力时，除了不挂小 盘外，其他的均与正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计 时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各相邻两点 间的距离相等. 3.质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误 差、细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差.
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实验原理和实验器材的分析 【例证1】(2011·浙江高考)在“探究加速度与力、质量的关 系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸 带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线.为了完成实验，还 须从图中选取实验器材，其名称是 ① ；并分别写出所选器 材的作用 ② .
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横坐标表示总质量的倒数 1 ，描点画a- 1 图象，如果图象是
M
M
一条过原点的倾斜直线，就证明了加速度与质量成反比.
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1.因实验原理不完善引起的误差:以小车、小盘和砝码整体为研 究对象得mg=(M+m)a;以小车为研究对象得F=Ma;求得: F= MM mmg11m·mg＜mg
M
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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，反复移动薄木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以 保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰 好与小车所受重力在斜面方向上的分力平衡. 4.把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，小盘里放砝码， 先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点. 计算小盘和砝码的重力，在小盘和砝码的质量远小于小车质量 的条件下，可以认为等于小车所受的合外力，由纸带计算出小 车的加速度，并把力和对应的加速度填入表(一)中.
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4.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，再放开小车，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 点应尽可能对称地分布在所作直线两侧. 6.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.
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打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、 小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝 码、薄木块.
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一、实验步骤 1.用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0. 2.按照如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).
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5.改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次. 6.保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的 质量，让小车在木板上滑动打出纸带.计算砝码和小车的总质量 M，并由纸带计算出小车对应的加速度. 7.改变小车上砝码的个数，重复步骤6，并将所对应的质量和加 速度填入表(二)中.
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2.需要记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，然后
建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力
F，描点画a-F图象，如果图象是一条过原点的倾斜直线，便证
明加速度与作用力成正比.再记录各组对应的加速度a与小车和
砝码总质量M，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，
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7.为提高测量精度 (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找 一个起点. (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每 五个点标出一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s.
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本实验中可以用气垫导轨来代替长木板,这样就省去了平衡小车 摩擦力的麻烦,小车的加速度也可以利用传感器,借助于计算机 来处理.
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【规范解答】为测量小车的加速度，需记录小车运动的位置和 时间，这可利用打点计时器和纸带完成.所以，实验中应有打点 计时器.实验中需要改变小车的质量，这可通过在小车上添加钩 码来实现，所以实验中应有钩码.实验中还需要改变小车所受拉 力的大小，这可通过改变盘中的砝码的数目来改变，所以实验 中应有砝码.
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学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器(电 火花计时器)记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的 质量；砝码用以改变小车受到的拉力的大小，还可用于测量小 车的质量. 答案：①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码(或电火花计 时器、钩码、砝码) ②见规范解答
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表(一)
实验次数 加速度a/(m·s-2) 1 2 3 4
小车受力F/N
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8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表(二)
实验次数 加速度a/(m·s-2) 1 2 3 4
小车和砝码的 总质量M/kg
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二、数据处理 1.需要计算各种情况下所对应的小车的加速度，可使用 “研究匀变速直线运动”的方法：先在纸带上标明计数点，测 量各计数点间的距离，根据逐差法计算各条纸带对应的加速度.