第三章 实验四 验证牛顿运动定律（课件）-2021高考物理【步步高】大一轮复习讲义（人教版）

实验四　验证牛顿运动定律 大一轮复习讲义 过好双基关 研透命题点 内容索引 NEIRONGSUOYIN 过好双基关 01 1.实验原理 (1)保持质量不变，探究加速度跟 的关系. (2)保持合外力不变，探究加速度与 的关系. 基本实验要求 合外力 质量 2.实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、 、导线两根、纸带、天平、米尺. 低压交流电源 3.实验步骤 (1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m. (2)安装：按照如图1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 ). (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，使小车能 下滑. 图1 牵引力 匀速 (4)操作：①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先 后 ，断开电源，取下纸带，编号码. ②保持小车的质量m不变，改变小盘和砝码的质量m′，重复步骤①. ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a. ④描点作图，作a－F的图象. ⑤保持小盘和砝码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作 接通电源 放开小车 基本实验方法 1.注意事项 (1)平衡摩擦力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡 .在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动. (2)不用重复平衡摩擦力. (3)实验条件： . (4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近_____ ，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车. m≫m′ 打点 计时器 小车和纸带受到的阻力 2.误差分析 (1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力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. 3.数据处理 (1)利用Δx＝aT2及逐差法求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， 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. 02 研透命题点 教材原型实验 基础考点　自主悟透 命题点一 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”. (1)下列实验中相关操作正确的是_____. 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 图2 B 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.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 <______. 0.05 (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 与小车质量M的关系图象正确的是________. C 变式1　(2019·河北中原名校联盟下学期联考)在“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，采用如图3甲所示的装置进行实验： 图3 (1)已知打点计时器电源为频率为50 Hz的正弦交变电流，若实验中打出的某一条纸带如图乙所示，相邻两个计数点间还有四个点没有画出，x1＝3.13 cm，x4＝7.48 cm，由此可以算出小车运动的加速度大小是_____ m/s2. 1.45 (2)利用测得的数据，可得到小车质量M一定时.运动的加速度a和所受拉力F(F＝mg，m为砂和砂桶质量，g为重力加速度)的关系图象如图丙所示.由此可知， 直线段的斜率k＝_____.在拉力F较大时，a－F图线明显弯曲，产生误差.若不断增加砂桶中砂的质量，a－F图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a的趋向值为_____(用题中出现的物理量表示). g 教材实验创新 高考热