【实验四】验证牛顿运动定律
实验四： 验证牛顿运动定律
实验四： 验证牛顿运动定律, 注意事项1．平衡摩擦力：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，且要让小车拖着纸带匀速运动。
2．实验条件：小车的质量M 远大于小盘和砝码的总质量m 。
3．操作要领：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。
误差分析1．因实验原理不完善引起误差。
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 ＝M M ＋m ·mg ＝11＋m M·mg ＜mg ，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。
考点一 教材原型实验考向1 实验原理与实验操作(2019·广东实验中学月考改编)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要________、________。
(2)下列做法正确的是________。
A ．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小车上C ．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D ．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度E ．用托盘和盘内砝码的重力作为小车和车上砝码受到的合外力，为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量(3)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数1M为横坐标，小车的加速度a 为纵坐标，在坐标纸上作出的a -1M关系图线如图甲所示。
实验4 验证牛顿运动定律
(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为 7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。 量出相邻的计数点之间的距离分别为：xAB＝4.22 cm、xBC＝ 4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm，xEF＝5.91 cm，xFG＝
6.34 cm。已知打点计时器的工作频探究高考命题视角 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目， 不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性 等特点。 视角 1 实验器材的改进
替代 气垫导轨― ― → 长木板
视角2 数据处理方法的改进
小车的加速度可以利用传感器，借助于计算机来处理 视角3 实验方案的改进
m乙 x1 1 2 Ft2 (3)由 x＝ at 及 F＝ma，可得 m＝ ，故有 ＝ ，即 m 乙＝ 2 2x m甲 x2 x1 x1 m 甲· ，所以若以乙车的质量 m 为纵坐标、 为横坐标，该直 x2 x2 线的斜率为 m 甲，即甲车的质量。
答案
(1)反比
(2)平衡摩擦力
乙
(3)甲车
【变式训练】 3．如图7甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。
2
1 C. t
1 D. 2 t
解析
(1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，
由图知第5条刻度线与主尺对齐，d＝2 mm＋5×0.05 mm＝2.25 mm；(2)应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误 差，选项A正确；应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与 木板平面平行，此时拉力等于合力，选项B、C正确；拉力是直
①在两个小桶中装入适量细沙，并使两桶质量 (含沙子)相同； ②两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释 放两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照。
高考物理一轮复习(新高考版2(粤冀渝湘)适用) 第3章 实验四 验证牛顿运动定律
解析 平衡摩擦力时，应不挂沙桶， 只让小车拖着纸带在木板上做匀速 运动，选项A错误； 平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选 项B正确； 小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小 车，选项C错误；
12
(2)将沙和沙桶的总重力 mg 近似地当成小车所受的拉力 F 会给实验带来 系统误差.设小车所受拉力的真实值为 F 真，为了使系统误差mgF－真F真<5%， 小车和砝码的总质量是 M，则 M 与 m 应当满足的条件是Mm<__0_._0_5___.
6.误差分析 (1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实 际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力. (2)平衡摩擦阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、 纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.
02
考点一 教材原型实验
例1 (2020·山东模拟)某同学利用如图2甲所示的装置探究加速度与物体 受力、物体质量的关系.实验时，把数据记录在表格中，数据是按加速度 大小排列的，第8组数据中小车质量和加速度数据漏记.
12
解析 在本实验中认为细线的拉力 F 等于沙和沙桶的总重力 mg，由此造 成的误差是系统误差，对小车，根据牛顿第二定律得：a＝FM真，对整体， 根据牛顿第二定律得：a＝Mm＋gm，且mgF－真F真<5%，解得：Mm<0.05.
12
(3)在完成实验操作后，用图象法处理数据，得到小车的加速度倒数
1 a
m 图象.
4.数据处理
(1)利用逐差法或v－t图象法求a.
(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，
说明a与F成正比. (3)以a为纵坐标，m1 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线， 就能判定a与m成反比.
3-5-实验探究：验证牛顿运动定律
01
实验基础梳理
目录
CONTENTS
02
实验热点突破 热点一 教材原型实验
03
实验热点突破 热点二 实验拓展创新
04
@《创新设计》
备选训练
1
目录
实验基础梳理
“验证牛顿第二定律”实验装置示意图
打点计时器
M
纸
m
带
可重复点击播 放！
2
@《创新设计》
目录
实验基础梳理
一、基本原理与操作 原理装置图
的倒数，可知图线的斜率变大。
答案 (1)见解析图 (2)轨道倾角过大(或平衡摩擦力过度) (3)变大
24
@《创新设计》
目录
备选训练
3．为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实 验装置，小车总质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车 固连的滑轮)，钩码总质量用m表示。
19
@《创新设计》
目录
备选训练
(3)下列哪些措施能够减小本实验的误差________。 A．实验中必须保证m2≪m1 B．实验前要平衡摩擦力 C．细线在桌面上的部分应与长木板平行 D．图中A、B之间的距离x尽量小些
解析 (1)小车做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动的速度—位移公式得 v2 ＝2ax。
探究方法——控制变量法
操作要领
(1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重 新平衡摩擦力) (2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感 器，或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求) (3)要测量的物理量 ①小车与其上砝码的总质量 ②小车受到的拉力(约等于小盘与砝码的重力) ③小车的加速度 (4)其他：细绳与长木板平行；小车靠近打点计时器的位 置释放；实验时先接通电源，后释放小车
2021高三物理学案：第三章 实验四验证牛顿运动定律 含答案
实验四验证牛顿运动定律ZHI SHISHU LI ZI CE GONG GU知识梳理·自测巩固一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律.2．学会灵活运用图象法处理物理问题。
3．探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律.二、实验原理如图所示，在探究加速度a与合力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系;再控制小盘和盘中砝码的质量m不变，即力F 不变,改变小车的质量M，讨论加速度a与质量M的关系。
三、实验步骤(1）称量质量：用天平测量小盘的质量和小车的质量M。
(2)安装器材:按图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力）.(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车匀速下滑.这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力沿斜面向下的分力平衡。
（4）小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码。
（5)保持小车的质量M不变，改变小盘和盘中砝码的质量m，重复步骤（4).（6)保持小盘和盘中砝码的质量m不变，改变小车质量M，重复步骤(4）。
四、数据处理(1)在“探究加速度与力的关系”实验中，以加速度a为纵坐标、力F为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点。
如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比；（2）在“探究加速度与质量的关系”实验中，“a与M成反比”实际上就是“a与错误!成正比”，以a为纵坐标、以错误!为横坐标建立坐标系，如果a－错误!图线是一条过原点的直线，就能判断a与M 成反比——“化曲为直”法。
注意：两个图象斜率的物理意义：a－F图线的斜率表示小车和车中砝码质量的倒数,即错误!;a－错误!图线的斜率表示小车受到的合力,即小盘和盘中砝码的重力mg.五、注意事项(1）平衡摩擦力中的“不重复”：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。
广东省新高考高三物理复习课件-实验四验证牛顿运动定律
(2)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量.
光电门A、B之间的距离x
设小车所受拉力的真实值为F真，为了使系统误差
<5%，小车和砝码的总质量是M，则M与m应当满足的条件是 <______.
(2)安装好光电门，从图甲中读出两光电门之间的距离s＝________ cm：
解析 平衡摩擦力时，应不挂沙桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动， 选项A错误； 平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选项B正确； 小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小车，选 项C错误；
(2)将沙和沙桶的总重力mg近似地当成小车所受的拉力F会给实验带来系统误 差的.总设质小量车是所M受，拉则力M的与真m实应值当为满F足真的，条为了件使是系Mm统<_误_0_.差0_5_m_g.F－真F真 <5%，小车和砝码
命题点一 教材原型实验
基础考点 自主悟透
例1 (2019·湖北武汉市四月调研)某同学用如图2所示装置来探究“在外力一 定时，物体的加速度与其质量之间的关系”.
图2 (1)下列实验中相关操作正确的是__B___. A.平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上 B.平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器 C.小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源
式求出加速度.
例2 (2019·安徽合肥市第二次质检)某课外小组利用图4甲装置探究物体的加 速度与所受合力之间的关系，请完善如下主要实验步骤. (1)如图乙，用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝__0_.5_5_0___ cm；
图4 解析 由题图乙可知，该游标卡尺为20分度，精度为0.05 mm，读数为5 mm＋ 10×0.05 mm＝5.50 mm＝0.550 cm；
创新设计《高考物理总复习》第章
[高考导航]基础课1牛顿第一定律牛顿第三定律知识点一、牛顿第一定律1．内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2．意义(1)指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。
(2)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。
3．惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。
(3)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
知识点二牛顿第三定律1．内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
2．意义建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。
[思考判断](1)牛顿第一定律是实验定律。
()(2)牛顿第一定律指出，当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态。
()(3)物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止。
()(4)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。
()(5)惯性是物体抵抗运动状态变化的性质。
()(6)作用力与反作用力的效果可以相互抵消。
()(7)人走在松软土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力。
()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×对牛顿第一定律的理解与应用1．牛顿第一定律：牛顿第一定律不是实验定律，它是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论；物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件，其实际意义是物体受到的合外力为零。
2．惯性：惯性是物体保持原来运动状态的性质，与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关，物体的惯性只与其质量有关，物体的质量越大其惯性越大。
3．惯性的两种表现形式(1)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。
高考物理实验复习力学实验(含三年真题及部分答案)
高考实验专题复习一力学实验（附参考答案）实验一《研究匀变速直线运动》本实验是力学实验的重点实验，是力学实验的基础，通过熟练掌握打点计时器的使用，为验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备。
、考查重点:（一）打点计时器的使用（二）毫米刻度尺的使用（三）速度和加速度的求解方法二、注意事项1. 交流电源的电压及频率要符合要求.2 •实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸.3 •开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.4 .先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源.5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点, 即时间间隔为T = 0.02 >5 s= 0.1 s.6 •小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小, 使纸带上的点过于密集.7.选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰. 适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点,弄清楚所选的时间间隔T.8 .测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差.三、经典讲练【例题】（2010广东理综）如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.（1）已知打点计时器电源频率为50 Hz ,则纸带上打相邻两点的时间间隔为⑵ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x= ;C点对应的速度是（计算结果保留三位有效数字）.fl【命题立意】本题主要考查打点计时器、刻度尺的读数、纸带公式、有效数字。
1【规范解答】①T 0.02s②读A、B两点数值: 1.00cm、1.70cm 故：s=1.70cm-1.00cm=0.70cmV c V BD BD 型空1°2m/s 0.100m/s 2t 0.2【答案】①0.02s ②0.70cm；0.100m/s邻两计数点间还有 4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示. 根据图中数据计算的加速度⑵回答下列两个问题：① 为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有A. 木板的长度L B .木板的质量m i C •滑块的质量m 2 D .托盘和砝码的总质量 m 3E .滑块运动的时间t② ____________________________________________________ 测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 __________________________________________________________（3）滑块与木板间的动摩擦因数 = ___________ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，测量的动摩擦因数 _____________ （填偏大”或偏小”）解析：⑴ 逐差法"求解：S 4-S i =S 5-S 2=S 6-S 3=3aT 2⑶对整体列牛顿第二定律，m 3g- ym g=（m 2+m 3）a答案 （1）0. 495 m/s 2〜0. 497 m/s 2 （2）①CD ②天平 （3）网_（m2+m3）a 偏大m 2g五、真题训练1. （2013浙江）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮 筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。
高考物理总复习课件第章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律(1)
误差分析
讨论实验误差的来源，如系统误差 、随机误差等，并评估其对结果的 影响。
假设检验
通过统计方法检验实验数据是否符 合某种假设或理论模型。
实验结论
结论陈述
根据数据分析和讨论的结果，得 出验证牛顿运动定律的实验结论
。
结论解释
解释实验结论与理论预测或先前 研究结果的一致性或差异，并探
讨可能的原因。
02
实验器材与步骤ຫໍສະໝຸດ 实验器材• 气垫导轨 • 光电计时器 • 滑块 • 砝码 • 天平 • 坐标纸 • 铅笔
实验步骤
01
02
03
1. 准备实验器材 2. 测量滑块质量 3. 安装砝码
04 4. 进行实验
05 5. 改变实验条件
将气垫导轨放置在水平桌 面上，并接通电源，使导 轨处于工作状态。将光电 计时器安装在导轨的一端 ，并调整其位置，使其能 够准确地测量滑块通过的 时间。
通过改变作用在物体上的力或物体的 质量，测量物体的加速度，从而验证 牛顿第二定律。
牛顿运动定律概述
01
02
03
牛顿第一定律
物体在不受外力作用时， 将保持静止状态或匀速直 线运动状态。
牛顿第二定律
物体的加速度与作用力成 正比，与物体质量成反比 。
牛顿第三定律
两个物体之间的作用力和 反作用力总是大小相等、 方向相反，作用在同一条 直线上。
培养实验能力
提高实验操作、数据记录、结果分析等实验能力 ，为后续的物理学习和研究打下基础。
知识点回顾与梳理
牛顿运动定律
深入理解牛顿第一、第二、第三定律的内容和意义，掌握其在实 际问题中的应用。
运动学公式
回顾匀变速直线运动的运动学公式，理解加速度、速度、位移等物 理量之间的关系。
创新设计《高考物理总复习》第章
[高考导航]基础课1牛顿第一定律牛顿第三定律知识点一、牛顿第一定律1．内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2．意义(1)指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因。
(2)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律。
3．惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
(2)性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的固有属性，与物体的运动情况和受力情况无关。
(3)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。
知识点二牛顿第三定律1．内容两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
2．意义建立了相互作用物体之间的联系及作用力与反作用力的相互依赖关系。
[思考判断](1)牛顿第一定律是实验定律。
()(2)牛顿第一定律指出，当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态。
()(3)物体运动必须有力的作用，没有力的作用，物体将静止。
()(4)运动的物体惯性大，静止的物体惯性小。
()(5)惯性是物体抵抗运动状态变化的性质。
()(6)作用力与反作用力的效果可以相互抵消。
()(7)人走在松软土地上下陷时，人对地面的压力大于地面对人的支持力。
()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)×对牛顿第一定律的理解与应用1．牛顿第一定律：牛顿第一定律不是实验定律，它是在可靠的实验事实(如伽利略斜面实验)基础上采用科学的逻辑推理得出的结论；物体不受外力是牛顿第一定律的理想条件，其实际意义是物体受到的合外力为零。
2．惯性：惯性是物体保持原来运动状态的性质，与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关，物体的惯性只与其质量有关，物体的质量越大其惯性越大。
3．惯性的两种表现形式(1)物体的惯性总是以保持“原状”或反抗“改变”两种形式表现出来。
实验4：验证牛顿运动定律
实验四：验证牛顿运动定律[实验目的]验证牛顿第二定律[实验原理]1．如图所示装置，保持小车质量不变，改变小桶内砂的质量，从而改变细线对小车的牵引力，测出小车的对应加速度，作出加速度和力的关系图线，验证加速度是否与外力成正比。
2．保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码，改变小车的质量，测出小车的对应加速度，作出加速度和质量倒数的关系图线，验证加速度是否与质量成反比。
[实验器材]小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫木，打点计时器，低压交流电源，导线两根，纸带，托盘天平及砝码，米尺等。
[实验步骤]1．用天平测出小车和小桶的质量M 和M'，把数据记录下来。
2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，直至小车在斜面上可以保持匀速直线运动状态（也可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。
4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量m 和m'记录下来。
把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。
5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。
6．算出每条纸带对应的加速度的值。
7．用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示作用力，即砂和桶的总重力(M'+m')g ，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。
若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。
8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a ，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点，并作图线，若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。
2015届高三物理大一轮复习：实验四 验证牛顿运动定律
匀速运动
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿 过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通
电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和 砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
(2) 实验中要进行质量 m 和 M 的选取，以下最合理的一组 是 ( )．
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． 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．
热点一
实验原理与操作
【典例 1】 (2012 · 安徽高考 21· Ⅰ ) 图 1 为“验证牛顿第二定
g
(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、 G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个
点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为： xAB＝
4.22 cm、xBC＝4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm， xEF＝5.91 cm，xFG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率 为50 Hz，则小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留二 位有效数字)．
实验四 验证牛顿运动定律
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
答案
1 (1)a.a－m图象如图所示
全套力学实验报告总结(3篇)
第1篇一、引言力学实验是物理学科中重要的实践环节，通过实验可以加深对力学理论的理解，培养实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。
本报告将对全套力学实验进行总结，包括实验目的、原理、方法、结果分析及实验心得体会。
二、实验内容1. 力学基本实验（1）实验目的：验证牛顿运动定律，研究力与运动的关系。
（2）实验原理：通过测量物体的运动状态和受力情况，分析物体所受的合外力，验证牛顿运动定律。
（3）实验方法：利用打点计时器、天平等实验仪器，测量物体的位移、速度、加速度等参数，分析受力情况。
（4）结果分析：通过实验数据，验证牛顿运动定律的正确性，分析力与运动的关系。
2. 弹性力学实验（1）实验目的：研究弹性力学的基本理论，验证胡克定律。
（2）实验原理：利用弹簧测力计、杠杆等实验仪器，测量弹簧的伸长量与所受拉力之间的关系，验证胡克定律。
（3）实验方法：通过改变拉力大小，测量弹簧的伸长量，分析伸长量与拉力的关系。
（4）结果分析：通过实验数据，验证胡克定律的正确性，研究弹性力学的基本理论。
3. 材料力学实验（1）实验目的：研究材料力学的基本理论，验证材料的力学性能。
（2）实验原理：利用拉伸试验机、万能试验机等实验仪器，测量材料的应力、应变等参数，分析材料的力学性能。
（3）实验方法：通过拉伸、压缩等试验，测量材料的应力、应变等参数，分析材料的力学性能。
（4）结果分析：通过实验数据，验证材料的力学性能，研究材料力学的基本理论。
4. 振动实验（1）实验目的：研究振动的基本理论，验证振动方程。
（2）实验原理：利用单摆、弹簧振子等实验仪器，研究振动系统的振动特性，验证振动方程。
（3）实验方法：通过改变振动系统的参数，测量振动频率、振幅等参数，分析振动系统的振动特性。
（4）结果分析：通过实验数据，验证振动方程的正确性，研究振动的基本理论。
5. 流体力学实验（1）实验目的：研究流体力学的基本理论，验证流体流动规律。
（2）实验原理：利用风洞、水槽等实验仪器，研究流体流动特性，验证流体流动规律。
届高考物理一轮复习实验课4探究加速度与物体受力物体质量的关系验证牛顿运动定律课件新人教版
乙
(3)对于木块,根据牛顿第二定律,得 a=
图
当 F=0 时,a=-μg,即 a-F 图在 a 轴上的截距为-μg,所以-μ 甲 g<-μ 乙 g,
即 μ 甲>μ 乙。
答案 (1)AD
(2)远小于
(3)小于
大于
-12考向1
考向2
考向3
实验数据处理与误差分析
例2(2018·天津耀华中学月考)用如图甲所示的实验装置,探究加
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。
4.让小车靠近打点计时器,挂上钩码,先接通电源,再让小车拖着
纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。钩码的重力即为小车所
受的合外力,由纸带计算出小车的加速度,并记录力和对应的加速
度。
5.改变钩码的个数,重复步骤4,并多做几次。
6.保持钩码的个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小
时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量______
(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质
量。
-10考向1
考向2
考向3
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌
面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a
与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木
实验课4 探究加速度与物体受力、
物体质量的关系(验证牛顿运动定律)
-2-
一、实验目的
验证牛顿第二定律;学会用控制变量法研究物理规律;学会利用
图像处理数据。
二、实验原理
保持作用力不变,确定加速度与质量的大小关系;保持质量不变,
【实验解密】2015届高考物理复习课堂优选典题考点课件：实验四 验证牛顿运动定律
实验改进 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.
考点一 实验原理的推广应用 例 1 某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的 实验方案．如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在 斜面上端．开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下 落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声 音．保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上 操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音．用刻度 尺测出小球下落的高度 H、 滑块释放点与挡板处的高度差 h 和沿 斜面运动的位移 x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略)
(1) 滑 块 沿 斜 面 运 动 的 加 速 度 与 重 力 加 速 度 的 比 值 为 ________． (2)滑块与斜面间的动摩擦因数为________． (3)以下能引起实验误差的是________． a．滑块的质量 b．当地重力加速度的大小 c．长度测量时的读数误差 d．小球落地和滑块撞击挡板不同时
实验过程 一、实验步骤(如图所示)
1．用天平测量小盘的质量 m0 和小车的质量 M0. 2．把一端附有定滑轮的长木板放在实验台上，并使滑轮伸 出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好 电路． 3．平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时 器的限位孔，将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，使小车在不挂 小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动．这样小车所受 重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡． 在保证小盘和砝码的 质量远小于小车质量的条件下， 可以近似认为小盘和砝码的总重 力大小等于小车所受的合外力的大小．
7．改变小车砝码的个数，重复步骤 6，并将所对应的质量 和加速度填入表(二)中． 表(一) － 实验次数 加速度 a/(m· s 2) 小车受力 F/N 1 2 3 4
实验四 验证牛顿运动定律(新课标)
典 例 精 析
满足图象是过原点的直线；当小车的质量较小、不满足M≫ m时，图象便发生向下弯曲．故选D.
答案：D
必修一
第三章
牛顿运动定律
金版教程
高三物理
二、实验数据的处理
基 础 知 识 梳 理
例2
[2010· 江苏卷，11]为了探究受到空气阻力时，物
限 时 规 范 特 训
体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与 物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)．实验 时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄
必修一
第三章
牛顿运动定律
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高三物理
基 础 知 识 梳 理
实验步骤
1．用天平测出小车和小盘的质量M和M′，把数值记 录下来． 2．按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬
限 时 规 范 特 训
典 例 精 析
挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力)．
必修一
第三章
牛顿运动定律
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高三物理
限 时 规 范 特 训
典 例 精 析
纸带运动． 2．实验步骤2、3不需要重复，即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．
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第三章 牛顿运动定律
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高三物理
3．每条纸带必须满足在小车与车上所加砝码的总质量
基 础 知 识 梳 理
限 时 规 范 特 训
典 例 精 析
器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连 接．打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验
源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点．打 点完成后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．
实验四 验证牛顿运动定律
︱高中总复习︱一轮·物理
(1)甲、乙、丙三组实验中,必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组
是
.
解析:(1)三组实验中小车与长木板之间都有摩擦力,所以都需要平衡摩擦力. 答案:(1)甲、乙、丙
︱高中总复习︱一轮·物理
(2)实验时,必须满足“M远大于m”的实验小组是
.
(3)实验时,甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确,他们作出的a-F图线如图
︱高中总复习︱一轮·物理
实验四 验证牛顿运动定律
实验基础 核心探究
︱高中总复习︱一轮·物理
实验基础
解读实验·萃取精华
︱高中总复习︱一轮·物理
●注意事项 1.平衡摩擦力: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,且要让小车拖着纸带匀速运动. 2.实验条件:小车的质量M远大于小盘和砝码的总质量m. 3.操作要领: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.
︱高中总复习︱一轮·物理
(4)实验时,乙组同学得到的一条纸带如图(戊)所示,从比较清晰的点起,每5
个点取一个计数点,打点计时器所用电源的频率为50 Hz,根据所标的测量数
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.
︱高中总复习︱一轮·物理
核心探究
通法悟道·拓宽思路
探究点一 基础性实验
【典例1】 在“验证牛顿运动定律”实验中,采用如图所示的装置图进行实验.
︱高中总复习︱一轮·物理
(1)对小车进行“平衡摩擦力”操作时,下列必须进行的是
B.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车
高三-物理牛顿实验
实验四验证牛顿运动定律一、基本原理与操作原理装置图操作要领探究方法——控制变量法(1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重新平衡摩擦力)(2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求)(3)要测量的物理量①小车与其上砝码的总质量(天平)②小车受到的拉力(约等于重物的重力)③小车的加速度(根据纸带用逐差法或根据光电门数据计算加速度)(4)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放，在到达定滑轮前按住小车，实验时先接通电源，后释放小车(1)利用Δx＝aT2及逐差法求a。
(2)以a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，如图甲所示，说明a与F成正比。
(3)以a为纵坐标，1M为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，如图乙所示，就能判定a与M成反比。
注意事项(1)平衡摩擦力的方法：在长木板无滑轮的一端垫上小木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力平衡。
(2)判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可通过打点纸带，看上面各点间的距离是否均匀。
(3)平衡摩擦力时要注意以下几点①平衡摩擦力时不能在轻绳的另一端挂托盘②平衡摩擦力必须让小车连上纸带，且让打点计时器处于工作状态③平衡摩擦力时可借助纸带上点迹是否均匀来判断误差分析(1)质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差。
(2)实验原理不完善引起误差。
通过适当的调节，使小车所受的阻力被平衡，当小车做加速运动时，可以得到a＝mM ＋m g，F T＝MM＋mmg＝mg1＋mM，只有当M≫m时，才可近似认为小车所受的拉力F T等于mg，所以本实验存在系统误差。
(3)平衡摩擦力不准确会造成误差。
教材原型实验命题角度实验原理与实验操作【例1】(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关。
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信达
【实验四】验证牛顿运动定律
1．（2009江苏物理，11，10分）“探究加速度与物
体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲
所示．
（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，
打出了一条纸袋如图乙所示。
计时器大点的时
间间隔为0．02s ．从比较清晰的点起，每5个
点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距
离。
该小车的加速度a=______m/s 2．（结果保
留两位有效数字）
（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小
车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个
砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。
小
车的加速度a 与砝码盘中砝码总重力F 的实验
砝码盘中砝码
总重力F （N ）
0．196 0．392 0．588 0．784 0．980 加速度a （m ·s -2） 0．69 1．18 1．66 2．18 2．70 （3）根据提供的试验数据作出的a -F 图线不通过原点，请说明主要原因。