【步步高】高考物理大一輪復(fù)習(xí) 驗證牛頓第二定律課件

實驗四驗證牛頓第二定律實驗四本講欄目開關(guān)實驗?zāi)康膶嶒炘韺嶒灢襟E實驗器材數(shù)據(jù)處理注意事項基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四【實驗?zāi)康摹?．學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律．2．驗證牛頓第二定律．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四【實驗原理】探究加速度a與力F及質(zhì)量m的關(guān)系時，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質(zhì)量m不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量m，討論加速度a與m的關(guān)系．基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四【實驗器材】打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼．基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四【實驗步驟】1．用天平測出小車和盛有砝碼的小盤的質(zhì)量m和m′.2．安裝實驗器材(如圖1所示)．3．平衡摩擦力．4．小盤繞過滑輪系于小車上，先通電源后放開小車，取下紙帶編號碼．5．保持小車的質(zhì)量m不變，改變砝碼和小盤的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟4.6．在每條紙帶上選取一段比較理想的部分測加速度a.圖1基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四7．作a－F的圖象，描點作圖，若這些點在一條直線上，證明了加速度與力成正比．8．保持砝碼和小盤的質(zhì)量m′不變，改變小車質(zhì)量m，重復(fù)步驟4和6，作a－圖象，若圖象為一直線，則證明加速度與質(zhì)量成反比．【加速度與力】【加速度與質(zhì)量】基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四【數(shù)據(jù)處理】1．探究加速度與力的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，以F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，看圖象是否是通過原點的直線，就能判斷a與F是否成正比．基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四2．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系以a為縱坐標(biāo)、m為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點，將會得到如圖2甲所示的一條曲線．由圖線只能看出m增大時a減小，但a與m具體是什么關(guān)系，不能得出．若以a為縱坐標(biāo)，1/m為橫坐標(biāo)，將會得到如圖乙所示的一條過原點的傾斜直線，據(jù)此可判斷a與m成反比．

圖2基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四【注意事項】1．平衡摩擦力：一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動．2．不重復(fù)平衡摩擦力：實驗步驟2、3不需要重復(fù)，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．3．實驗條件：每條紙帶必須在滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力．4．一先一后：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，再釋放小車．基礎(chǔ)再現(xiàn)·深度思考本講欄目開關(guān)實驗四【例1】某實驗小組組在“探究究加速度與與物體受力力的關(guān)系””實驗中，設(shè)計計出如下的的實驗方案案，其實驗驗裝置如圖圖3所示．已知小小車質(zhì)量M＝214.6g，砝碼盤質(zhì)質(zhì)量m0＝7.8g，所使用的打打點計時器器交流電頻頻率f＝50Hz.其實驗步驟驟是：A．按圖中所所示安裝好好實驗裝置置；B．調(diào)節(jié)長木木板的傾角角，輕推小小車后，使使小車能沿沿長木板向下做勻勻速運動；；C．取下細(xì)繩繩和砝碼盤盤，記下砝砝碼盤中砝砝碼的質(zhì)量量m；D．先接通電電源，再放放開小車，，打出一條條紙帶，由由紙帶求得得小車的加加速度a；E．重新掛上上細(xì)繩和砝砝碼盤，改變砝碼盤盤中砝碼的的質(zhì)量，重復(fù)B－D步驟，求得得小車在不同合外力力F作用下的加加速度．圖3課堂探究·突破考點本講欄目開關(guān)實驗四回答下列問問題：(1)按上述方案案做實驗，，是否要求求砝碼和砝砝碼盤的總總質(zhì)量遠(yuǎn)小小于小車的的質(zhì)量？________(填“是”或或“否”)．(2)實驗中打出出的其中一一條紙帶如如圖4所示，由該該紙帶可求求得小車的的加速度a＝________m/s2.(3)某同學(xué)將有有關(guān)測量數(shù)數(shù)據(jù)填入他他所設(shè)計的的表格中，，如下表，，次數(shù)12345砝碼盤中砝碼的重力F/N0.100.200.290.390.49小車的加速度a/(m·s－2)0.881.441.842.382.89否0.88圖4課堂探究·突破考點本講欄目開關(guān)實驗四他根據(jù)表中中的數(shù)據(jù)畫畫出a－F圖象象(如圖圖5)．造造成成圖圖線線不不過過坐坐標(biāo)標(biāo)原原點點的的一一條條最最主主要要原原因因是是__________________________________________，從該該圖圖線線延延長長線線與與橫橫軸軸的的交交點點可可求求出出的的物物理理量量是是______________,其大大小小為為______．圖5在計計算算小小車車所所受受的的合合外外力力時時未未計計入入砝砝碼碼盤盤的的重重力力砝碼碼盤盤的的重重力力0.08N課堂堂探探究究·突破破考考點點本講欄目開關(guān)實驗驗四四【例2】】某實實驗驗小小組組利利用用如如圖圖6所示示的的實實驗驗裝裝置置來來探探究究當(dāng)當(dāng)合合外外力力一一定定時時，，物物體體運運動動的的加加速速度度與與其其質(zhì)質(zhì)量量之之間間的的關(guān)關(guān)系系．．(1)由圖圖中中刻刻度度尺尺讀讀出出兩兩個個光光電電門門中中心心之之間間的的距距離離x＝24cm，由由圖圖7中游游標(biāo)標(biāo)卡卡尺尺測測得得遮遮光光條條的的寬寬度度d＝______cm.該實實驗驗小小組組在在做做實實驗驗時時，，將將滑滑塊塊從從如如圖圖6所示示位位置置由由靜靜止止釋釋放放，，由由數(shù)數(shù)字字計計時時器器可可以以讀讀出出遮遮光光條條通通過過光光電電門門1的時間Δt1，遮光條通過過光電門2的時間Δt2，則滑塊經(jīng)過過光電門1時的瞬時速度度的表達(dá)式v1＝_____，滑塊經(jīng)過光光電門2時的瞬時速度度的表達(dá)式v2＝_____，則滑塊的加加速度的表達(dá)達(dá)式a＝________.（用字母表示示)圖6圖70.52課堂探究·突破考點本講欄目開關(guān)實驗四(2)在本次實驗中中，實驗小組組通過改變滑滑塊質(zhì)量總共共做了6組實驗，得到到如表所示的的實驗數(shù)據(jù).通過分析表中中數(shù)據(jù)后，你你得出的結(jié)論論是__________________.m(g)a(m·s－2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需通過圖象象進(jìn)一步驗證證你的結(jié)論，，請利用表格格數(shù)據(jù)，在如如圖8所示坐標(biāo)系中中描點作出相相應(yīng)圖象．加速度與質(zhì)量量成反比1234120(Kg-1)1/ma/(m·s-2)3圖8課堂探究·突破考點本講欄目開關(guān)實驗四3.（2010·山東）某同學(xué)學(xué)設(shè)計了如圖圖15所示的裝置來來探究加速度度與力的關(guān)系系．彈簧秤固固定在一合適適的木板上，，桌面的右邊邊緣固定一支支表面光滑的的鉛筆以代替替定滑輪，細(xì)細(xì)繩的兩端分分別與彈簧秤秤的掛鉤和礦礦泉水瓶連接接．在桌面上上畫出兩條平平行線MN、PQ，并測出間距距d．開始時將木木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向向瓶中加水，，直到木板剛剛剛開始運動動為止，記下下彈簧秤的示示數(shù)F0，以此表示滑滑動摩擦力的的大?。賹⒛景宸呕卦幉醋?，，繼續(xù)向瓶中中加水后，記記下彈簧秤的的示數(shù)F1，然后釋放木木板，并用秒秒表記下木板板運動到PQ處的時間t.①木板的加速度度可以用d、t表示為a＝____；為了減小測測量加速度的的偶然誤差可可以采用的方方法是(一種即可)_______________________________________.圖15保持F1不變，重復(fù)實實驗多次測量量，求平均值值隨堂訓(xùn)訓(xùn)練·能力達(dá)達(dá)標(biāo)本講欄目開關(guān)實驗四四②改變變瓶中中水的的質(zhì)量量重復(fù)復(fù)實驗驗，確確定加加速度度a與彈簧簧秤示示數(shù)F1的關(guān)系系．下下列圖圖象能能表示示該同同學(xué)實實驗結(jié)結(jié)果的的是（（））c隨堂訓(xùn)訓(xùn)練·能力達(dá)達(dá)標(biāo)本講欄目開關(guān)實驗四四4.（2010江蘇））為了了探究究受到到空氣氣阻力力時，，物體體運動動速度度隨時時間的的變化化規(guī)律律，某某同學(xué)學(xué)采用用了““加速速度與與物體體質(zhì)量量、物物體受受力關(guān)關(guān)系””的實實驗裝裝置(如圖16所示)．實驗驗時，，平衡衡小車車與木木板之之間的的摩擦擦力后后，在在小車車上安安裝一一薄板板，以以增大大空氣氣對小小車運運動的的阻力力．(1)往砝碼碼盤中中加入入一小小砝碼碼，在在釋放放小車車________(選填““之前前”或或“之之后””)接通打打點計計時器器的電電源，，在紙紙帶上上打出出一系系列的的點．．圖16之前隨堂訓(xùn)訓(xùn)練·能力達(dá)達(dá)標(biāo)本講欄目開關(guān)實驗四四(2)從紙紙帶帶上上選選取取若若干干計計數(shù)數(shù)點點進(jìn)進(jìn)行行測測時間t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s－1)0.120.190.230.260.280.29請根根據(jù)據(jù)實實驗驗數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)在在圖圖17中作作出出小小車車的的v－t圖象象（3）通通過過對對實實驗驗結(jié)結(jié)果果的的分分析析該該同同學(xué)學(xué)認(rèn)認(rèn)為為：：隨隨著著運運動動速速度度的的增增加加，，小小車車所所受受的的空空氣氣阻阻力力將將變變大