第3.4讲 实验四验证牛顿运动定律（课件）-2019高考物理总复习名师A计划

第三章　牛顿运动定律 第三章 主干知识回顾 -‹#›- 名师考点精讲 真题随堂检测 第4讲　实验四:验证牛顿运动定律 第4讲　实验四:验证牛顿运动定律 第三章 主干知识回顾 -‹#›- 名师考点精讲 真题随堂检测 第4讲　实验四:验证牛顿运动定律 一、实验目的 1.学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.掌握灵活运用图像处理问题的方法。 二、实验原理 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。 三、实验器材 打点计时器,纸带及复写纸,小车,一端附有定滑轮的长木板,小盘和砝码,细绳,低压交流电源,导线,天平,刻度尺。 主干知识回顾 第三章 主干知识回顾 -‹#›- 名师考点精讲 真题随堂检测 第4讲　实验四:验证牛顿运动定律 四、实验步骤 1.仪器安装 (1)用天平测量小盘的质量m和小车的质量M。 (2)把一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上,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。   2.实验过程 (1)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。 (2)小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上,先通电源后放开小 车,取下纸带标上号码。保持小车的质量不变,改变砝码和小盘的总质量,重复多次,得到多条纸带。 (3)保持砝码和小盘的总质量不变,改变小车的质量,重复多次,得到多条纸带。 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,根据各组数据描点,如果这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比。 (3)以a为纵坐标,为横坐标,描点,如果这些点在一条过原点的直线上,就能判定a与M成反比。 主干知识回顾 第三章 主干知识回顾 -‹#›- 名师考点精讲 真题随堂检测 第4讲　实验四:验证牛顿运动定律 五、注意事项与误差分析 1.注意事项 (1)平衡摩擦力: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。 (2)实验条件: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。 2.误差分析 (1)偶然误差: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造成误差。 (2)系统误差: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,解得F=·mg=·mg<mg。 (3)实验改进:使用力传感器可以直接测量小车受到的合外力,从而避免上述系统误差产生。 主干知识回顾 第三章 主干知识回顾 -‹#›- 名师考点精讲 真题随堂检测 第4讲　实验四:验证牛顿运动定律 典例1　某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。  (1)下列做法正确的是　　　　(填字母代号)。  A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源 D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度 (2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量　　　　木块和木块上砝码的总质量(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)。  名师考点精讲 第三章 主干知识回顾 -‹#›- 名师考点精讲 真题随堂检测 第4讲　实验四:验证牛顿运动定律 【解题思路】(1)实验开始前要先平衡摩擦力,调节时不能挂砝码桶,B项错误;调节细绳与长木板平行,可以减小实验误差,A项正确;实验时要先打开打点计时器的电源后释放木块,C项错误;摩擦力一旦平衡之后,改变质量之后不用重新调节木板的倾斜程度,D项正确。(2)理论上mg=(M+m)a⇒a=,当m≪M时,远大于1,a≈。(3)甲、乙两同学在没有平衡摩擦的情况下,F-μMg=Ma⇒a=-μg,由图像可知,斜率的倒数表示质量,则m甲<m乙,纵坐标截距表示μg,所以μ甲>μ乙。 【参考答案】(1)AD　(2)远小于　(3)小于　大于 (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、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲　　　　m乙,μ甲　　　　μ乙(