高三物理复习试验04验证牛顿运动定律PPT精品课件
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高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 实验4 验证牛顿运动定律课件
谨记 利用图象分析实验结果的方法 1因没有平衡摩擦力，a－F图线为不过原点的倾斜直线. 2利用a－F图线的斜率、截距的意义比较m、μ的大小.
【答案】 (1)AD (2)远小于 (3)小于 大于
1．关于“验证牛顿第二定律”实验中验证“作用力一 定时，加速度与质量成反比”的实验过程，以下做法中正确 的是( )
答案：B
2．如图为某同学安装的“验证牛顿第二定律”的实验装 置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在 传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力．在图示状态下 开始做实验．
(1)从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误 是________________________________________．
谨记 利用图象分析a、F间的关系及误差分析 1保持小车质量不变时，a－F图象应为一条过原点的直 线. 2a－F图象不过原点可能是平衡小车摩擦力时没有达到 实验要求所致.
(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行
多次测量，得到小车加速度a、质量m及其对应的
1 m
3．(2016·汕头质检)下图为验证牛顿第二定律的实验装置 示意图．
(1)平衡小车所受阻力的操作：取下________，把木板不 带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让 小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图所示，则应 ________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节， 直到纸带上打出的点迹________为止．
(2)若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为M， 做好此实验________(填“需要”或“不需要”)M≫m的条 件．
解析：(2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉 力，而接了传感器后细线的拉力可以直接读出．
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 .
专题三实验四验证牛顿运动定律—高考总复习物理学科配套课件(共59张PPT)
(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差.
F F 1 1 将带有滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 顿第二定律得 a＝ ＝ · ，显然 很小时可忽略 m 的 ②在沙桶中再加入质量为 m 的细沙，让滑块从 P 点由静止 M＋m m M M ②该同学在实验中得到如图 S4-13 所示的一条纸带(两相邻 1＋ (2)调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是 M 的加速度与力的关系，一同学设计了如图 S4-12 所示的实验装
(5)为提高测量精度，可以采取下列措施： 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单位时间，即从开始点起， 每隔四个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为 T ＝0.1 s.
图象分析 (1)未平衡阻力对图象的影响：对小车在倾斜的木板上的受 力情况进行分析，如图 S4-2 所示，f 为 M 受到的摩擦力，f′为 纸带等的阻力.由牛顿第二定律可得 a＝F＋MgsinMθ－f－f′＝ M1 F＋a0，其中 a0＝g(sin θ－μcos θ)－fM′(f′一般忽略不计).因此 调节 θ 可平衡摩擦力，并且只要平衡一次即可.
②该同学在实验中得到如图 S4-13 所示的一条纸带(两相邻 计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率 为 50 Hz 的 交 流 电 ， 根 据 纸 带 可 求 出 小 车 的 加 速 度 为 ________m/s2(结果保留 2 位有效数字)；
细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两
(1)图线________(填“①”或“②”)是在轨道倾斜情况下
②该同学在实验中得到如图 S4-13 所示的一条纸带(两相邻
片的总质量为 M，挡光片的宽度为 b，滑块与沙桶由跨过轻质
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；
高考物理一轮复习 实验四 验证牛顿运动定律课件
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(3)图实－4－3 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：sAB＝4.22 cm， sBC＝4.65 cm，sCD＝5.08 cm，sDE＝5.49 cm，sEF＝5.91 cm， sFG＝6.34 cm。已知打点计时器的工作效率为 50 Hz，则小车的 加速度 a＝________m/s2。(结果保留 2 位有效数字)
(4)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，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。
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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。 (7)改变小车上砝码的个数，重复步骤(6)。
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六、注意事项 (1)平衡摩擦力时，调节长木板形成一个合适的斜面，使小车 的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力。在平衡 摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加 任何牵引力，并要让小车拖着纸带运动。 (2)每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大 于小盘及盘内砝码总质量的条件下打出。只有如此，小盘及盘内 砝码重力才可视为小车受到的拉力。 (3)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，且应在小车到达滑轮前 按住小车。
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五、数据处理
(1)保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作
为小车的合力)及对应纸带的加速度填入表(一)中。
表(一)
实验次数
高三物理一轮复习专题牛顿运动定律课件
牛顿第二定律的理解与应用
总结词
理解加速度与合外力、质量的关系，掌握牛顿第二定律的应用。
详细描述
理解牛顿第二定律即F=ma，掌握加速度与合外力、质量的关系。理解加速度是 描述物体速度变化快慢的物理量，知道加速度方向与合外力方向一致。掌握牛顿 第二定律的应用，能够分析物体的受力情况和运动状态，解决动力学问题。
实验三：验证牛顿第三定律
总结词
通过实验验证牛顿第三定律，理解作用力和反作用力的关系。
详细描述
实验中，学生可以使用弹簧测力计、滑轮、砝码等器材，通过改变砝码的质量和弹簧测 力计的示数来观察作用力和反作用力的关系，并记录实验数据。通过分析实验数据，学
生可以得出结论：作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
解题技巧二：运用牛顿第二定律解题
总结词
牛顿第二定律是解决动力学问题的核 心，通过它可以求出物体的加速度， 进而解决相关问题。
详细描述
在解题过程中，根据已知条件选择合 适的参考系，确定物体的加速度。然 后根据牛顿第二定律列出方程，求解 未知量。注意加速度的方向和正负号 的表示方法。
解题技巧三：运用牛顿第三定律解题
Part
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牛顿运动定律的解题技巧
解题技巧一：分析物体受力情况
总结词
明确受力分析是解决牛顿运动定律问题的关键步骤，需要仔细分析物体所受的 力，包括重力、弹力、摩擦力等。
详细描述
在解题过程中，首先需要对物体进行受力分析，确定各个力的方向和大小。对 于复杂的问题，可以采用隔离法或整体法进行受力分析。同时，需要注意力的 方向和正负号的表示方法。
公式表示：F=ma（其中F表示作用力，m表示质量，a表示加速度）
牛顿第二定律
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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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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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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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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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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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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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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.
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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
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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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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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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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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【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.