1112高中物理全程學習方略配套課件 5.2.1牛頓第二定律 魯科版必修1.ppt

實驗原理及誤差分析 典例1 如圖為 用dis 位移傳感器 數(shù)據(jù)采集器 計算機 研究加速度和力的關系 的實驗裝置 1 在該實驗中必須采用控制變量法 應保持 不變 用鉤碼所受的重力作為 用dis測小車的加速度 2 改變所掛鉤碼的數(shù)量 多次重復測量 在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a f關系圖線 如圖所示 分析此圖線的oa段可得出的實驗結論是 此圖線的ab段明顯偏離直線 造成此誤差的主要原因是 a 小車與軌道之間存在摩擦b 導軌保持了水平狀態(tài)c 所掛鉤碼的總質量太大d 所用小車的質量太大 標準解答 1 因為要探索 加速度和力的關系 所以應保持小車的總質量不變 鉤碼所受的重力作為小車所受外力 2 由于oa段a f關系為一傾斜的直線 所以在質量不變的條件下 加速度與外力成正比 由圖象可知 當力f 即鉤碼的重力mg 增大到一定程度時 不滿足小車的質量m比鉤碼的質量m大的多 其加速度由a 變?yōu)閍 加速度比理想情況變小 圖線開始發(fā)生明顯的彎曲 且隨f的增大圖線彎曲的越明顯 這說明所掛鉤碼的總質量不能太大 答案 1 小車的總質量小車所受外力 2 在質量不變的條件下 加速度與外力成正比 c 實驗數(shù)據(jù)處理 典例2 2011 龍巖高一檢測 某學習小組的同學在用打點計時器探究物體的加速度與物體的質量之間的關系實驗中 不改變拉力 只改變物體的質量 得到了如表所示的幾組數(shù)據(jù) 其中第3組數(shù)據(jù)還未算出加速度 但對應該組已打出的紙帶 如圖所示 長度單位 cm 圖中各點為每5個打點選出的計數(shù)點 兩計數(shù)點間還有4個打點未標出 1 請由紙帶上的數(shù)據(jù) 計算出缺少的加速度值并填入表中 小數(shù)點后保留兩位數(shù) 2 請在圖中建立合適的坐標 將表中各組數(shù)據(jù)用小黑點描在坐標紙上 并作出平滑的圖線 3 由圖象得出的結論是 標準解答 1 a的計算利用逐差法 2 描點繪圖 如圖所示 3 由圖象知a 圖象是一條通過原點的傾斜直線 即在拉力一定時 物體的加速度與質量成反比 答案 1 0 99 2 見標準解答圖 3 見標準解答 1 在 驗證牛頓第二定律 的實驗中 以下做法正確的是 a 平衡摩擦力時 應將小桶用細繩通過定滑輪系在小車上b 每次改變小車的質量時 不需要重新平衡摩擦力c 實驗時 先放開小車 再接通打點計時器的電源d 求小車運動的加速度時 可用天平測出小桶和沙子的質量 m 和m 以及小車質量m 直接用公式a 求出 解析 選b 平衡摩擦力時 不把懸掛重物用細繩通過定滑輪系在小車上 即不對小車施加拉力 在木板無滑輪的一端下面墊一薄木板 反復移動其位置 直到拖在小車后面的紙帶上打出的點距均勻為止 設木板的傾角為 則平衡摩擦力后有mgsin mgcos 即 tan 與小車的質量無關 故每次改變小車的質量時 不需要重新平衡摩擦力 a錯誤 b正確 實驗時 應先接通電源 待打點計時器打點穩(wěn)定后再放開小車 c錯誤 實驗目的是驗證牛頓第二定律 因此不能應用牛頓第二定律求解加速度 d錯誤 2 2011 福州高一檢測 在 探究加速度與物體質量 物體受力的關系 實驗中 要采用控制變量法來進行研究 實驗裝置如圖所示 1 在研究加速度與物體質量的關系中 需要保持 不變 而改變小車質量 來探究小車運動加速度與小車質量的關系 2 在實驗中 為減小實驗誤差 要把斜面右端墊高一些 以平衡摩擦力 使小車受到的合力等于繩對小車的拉力 那么在每次改變小車質量后 是否要重新平衡摩擦力 選填 不要 或 要 3 在尋找加速度和質量的關系時 采用圖象方法處理數(shù)據(jù) 圖象坐標應該選用 選填 a m 或 a 1 m 解析 1 研究加速度與質量的關系時 是通過改變小車質量來探究加速度的變化 此過程中拉小車的力不變 即小沙袋的重力不變 2 平衡摩擦力后不要再調整來平衡摩擦力 因為mgsin mgcos 平衡摩擦力與小車質量的改變無關 3 a m圖象是曲線不易畫也不易判斷a和m的關系 而a 圖象是直線易畫也易判斷a和m的關系 答案 1 小沙袋重力 或繩對小車拉力 2 不要 3 a 1 m 3 在 驗證牛頓第二定律 的實驗中 按實驗要求安裝好器材后 應按一定步驟進行實驗 下述操作步驟的順序不盡合理 請將合理順序的字母代號填寫在下面的橫線上 a 保持小桶和沙子的質量不變 在小車里加砝碼 測出加速度 重復幾次b 保持小車質量不變 改變小桶和沙子的質量 測出加速度 重復幾次c 用天平分別測出小車 桶和沙子的質量d 平衡摩擦力 使小車近似做勻速直線運動e 掛上小桶 放進沙子 接通打點計時器的電源 放開小車 在紙帶上打下一系列的點f 根據(jù)測量的數(shù)據(jù) 分別畫出a f和a 的圖線 解析 實驗中可以先測質量后平衡摩擦力 也可以先平衡摩擦力后測質量 可以先探究加速度與力的關系后探究加速度與質量的關系 也可以先探究加速度與質量的關系后探究加速度與力的關系 故合理的順序為dc 或cd eab 或ba f答案 dc 或cd eab 或ba f 4 在 探究加速度與力 質量的關系 的實驗中備有下列器材 a 打點計時器 b 天平 c 秒表 d 低壓交流電源 e 電池 f 紙帶 g 細繩 砝碼 小車 小盤 h 薄木塊 i 裝有細沙的小桶其中多余的器材是 缺少的器材是 解析 本實驗中不需要測時間 秒表多余 電磁打點計時器所用電源為低壓交流電源 不用電池 需要用刻度尺測紙帶上計數(shù)點間的距離 小車運動的平臺是一端帶滑輪的長木板 答案 c e刻度尺 一端帶滑輪的長木板 5 2011 泰安高一檢測 為了探究加速度與力的關系 使用如圖所示的氣墊導軌裝置進行實驗 其中g1 g2為兩個光電門 它們與數(shù)字計時器相連 當滑行器通過g1 g2光電門時 光束被遮擋的時間 t1 t2都可以被測量并記錄 滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質量為m 擋光片寬度為d 光電門間距離為x 牽引砝碼的質量為m 回答下列問題 1 實驗開始前應先調節(jié)氣墊導軌下面的螺釘 使氣墊導軌水平 在不增加其他儀器的情況下 如何判定調節(jié)是否到位 答 2 若取m 0 4kg 改變m的值 進行多次實驗 以下m的取值不合適的一個是 a m1 5gb m2 15gc m3 40gd m4 400g 3 在此實驗中 需要測得每一個牽引力對應的加速度 其中求得的加速度的表達式為 用 t1 t2 d x表示 解析 1 如果氣墊導軌水平 則不掛砝碼時 m應能在任意位置靜止不動 或推動m后能使m勻速運動 2 m和m應滿足m m 故m4 400g不合適 3 由v22 v12 2ax可得 答案 1 取下牽引砝碼 m放在任意位置都不動 或取下牽引砝碼 輕推滑行器m 數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間 t都相等 2 d 3 6 2010 江蘇高考 為了探究受到空氣阻力時 物體運動速度隨時間的變化規(guī)律 某同學采用了 加速度與物體質量 物體受力關系 的實驗裝置 如圖所示 實驗時 平衡小車與木板之間的摩擦力后 在小車上安裝一薄板 以增大空氣對小車運動的阻力 1 往砝碼盤中加入一小砝碼 在釋放小車 選填 之前 或 之后 接通打點計時器的電源 在紙帶上打出一系列的點 2 從紙帶上選取若干計數(shù)點進行測量 得出各計數(shù)點的時間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表 請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出小車的v t圖象 3 通過對實驗結果的分析 該同學認為 隨著運動速度的增加 小車所受的空氣阻力將變大 你是否同意他的觀點 請根據(jù)v t圖象簡要闡述理由 解析 1 進行本實驗時 要求