第03讲 验证牛顿运动定律模型--2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过

2024年高考物理一轮复习模型及秒杀技巧一遍过 模块12 力学实验全覆盖模块大招 第03讲 验证牛顿运动定律模型 （原卷版） 目录 【内容一】 验证牛顿运动定律全过程模型 1 【内容二】 探究加速度与力的关系图像分析模型 3 【内容三】 探究加速度与质量的关系图像分析模型 5 【内容四】 用数字计算法分析误差模型 6 【内容五】 用公式法分析误差模型 7 技巧总结 验证牛顿运动定律 技巧总结 Ⅰ：基本要求 1.实验目的：①会用控制变量法研究物理规律②探究加速度与力、质量的关系 ③掌握利用图像处理数据的方法 2.实验器材： 打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、薄木板 3.实验原理 先控制小车的质量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，即力不变，探究加速度a与小车质量M的关系 4.实验步骤 （1）称量：用天平测量小盘的质量m和小车的质量M （2）安装：按照上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） （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板，使小车匀速下滑 （4）操作： ①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 ②保持小车的质量M不变，改变砝码和小车的质量m，重复步骤① ③保持砝码和小盘的质量m不变，改变小车的质量M，重复步骤① Ⅱ：数据处理 1.探究加速度与力的关系 以加速度a为纵轴、F为横轴，先根据测量的数据描点，然后作出图像，看图像是否是通过原点的直线，就能判断a与F是否成正比。 2.探究加速度与质量的关系 ①以a为纵轴，为横轴，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图甲所示的一条曲线，由图线只能看出增大时a减小，但不易得出a与的具体关系。若以a为纵轴，为横轴，将会得到如图乙所示的一条过原点的切斜直线，据此可判断a与成反比 ②不变，图象分析 ③若不变，则图 ， （小车中砝码的质量） 注意：图象 Ⅲ：误差分析 1.因实验原理不完善引起的误差：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 系统误差分析 1．用数字计算法分析误差 在实验中，小车（质量为）受的拉力实际上不等于钩码的重力（），设为，则有 ，解得 从结果可以看出，小车受的拉力实际上小于钩码的重力（），而钩码的重力（）是产生小车和钩码二者的加速度的力，而不是产生小车的加速度的力。 2．用公式法分析误差 根据公式，得相对误差为，也就是说，小车质量比钩码质量大得越多，相对误差越小，即实验条件是：只有当>>时，才能认为小车受力等于钩码的重力。 Ⅳ：注意事项 1.平衡摩擦力 一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调整出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车所售的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘的细绳系在小车上，几不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动. 2.不需要重复平衡摩擦力 整个实验中平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力 3.实验条件 每条纸带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，小车和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力 4.一先一后 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，再释放小车. 例题演练 例1、在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究： （1）为猜想加速度与质量关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是：________(选填选项前的字母)。 A. 小车质量相同，钩码质量不同 B. 小车质量不同，钩码质量相同 C. 小车质量不同，钩码质量不同 （2）某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度与质量的7组实验数据，如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出图像______。 次数 1 2 3 4 5 6 7 0.62 0.56 0.48 0.40 0.32 0.24 0.15 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 （3）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图