實(shí)驗(yàn)-驗(yàn)證牛頓第二定律資料

試驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律留意事項(xiàng)1．試驗(yàn)方法：限制變量法。2．平衡摩擦力：在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小盤，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個(gè)初速度，假如在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是勻整的，表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面對下的分力平衡。3．不重復(fù)平衡摩擦力：平衡摩擦力后，不管以后是變更小盤和砝碼的總質(zhì)量還是變更小車和砝碼的總質(zhì)量，都不須要重新平衡摩擦力。4．試驗(yàn)條件：M?m，只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。5．一先一后一按住：變更拉力和小車質(zhì)量后，每次起先時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，后放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。6．作圖：作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，各量須接受國際單位，這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會(huì)小些。誤差分析1．因試驗(yàn)原理不完善引起的誤差：本試驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力，而事實(shí)上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。2．摩擦力平衡不精確、質(zhì)量測量不精確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不精確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。熱點(diǎn)一試驗(yàn)原理與基本操作【例1】圖為“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M。試驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮　?1)試驗(yàn)中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)整長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行。接下來還須要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是_______(填正確答案標(biāo)號)。A．將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，調(diào)整m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動(dòng)，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)B．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，輕推小車，從打出的紙帶推斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)C．將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，視察推斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)B(2)試驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是________(填正確答案標(biāo)號)。A．M＝200g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gB．M＝200g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gD．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g熱點(diǎn)一試驗(yàn)原理與基本操作【例1】圖為“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M。試驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮?。C熱點(diǎn)一試驗(yàn)原理與基本操作【例1】圖為“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M。試驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮　?.42(3)圖是試驗(yàn)中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：sAB＝4.22cm、sBC＝4.65cm、sCD＝5.08cm、sDE＝5.49cm，sEF＝5.91cm，sFG＝6.34cm。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a＝________m/s2。(結(jié)果保留二位有效數(shù)字)。解析(1)小車在運(yùn)動(dòng)過程中受到重力、支持力、紙帶的拉力、木板對小車的摩擦力和細(xì)線拉力的作用。為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合力，因此應(yīng)把木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，以使重力、支持力、紙帶的拉力和摩擦力的合力為零，即小車做勻速運(yùn)動(dòng)，因此在進(jìn)行這一操作時(shí)，不應(yīng)掛砂桶，小車應(yīng)連接紙帶，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)正確。答案(1)B

(2)C

(3)0.421．如圖所示，為某同學(xué)安裝的“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)裝置，在小車的前端固定一個(gè)傳感器，和砂桶連接的細(xì)線接在傳感器上，通過傳感器可顯示出細(xì)線的拉力。在圖示狀態(tài)下起先做試驗(yàn)。(1)從圖上可以看出，該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯(cuò)誤是_______________。(2)若砂和砂桶的質(zhì)量為m，小車和傳感器的總重量為M，做好此試驗(yàn)__________(填“須要”或“不須要”)M?m的條件。解析(2)不加傳感器時(shí)將砂和砂桶的重力作為細(xì)線的拉力，而接了傳感器后細(xì)線的拉力可以干脆讀出。答案(1)未平衡摩擦力；細(xì)線與木板不平行；起先試驗(yàn)時(shí)，小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(2)不須要熱點(diǎn)二試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析【例2】(2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，22)某同學(xué)利用圖(a)所示試驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示。試驗(yàn)中小車(含放射器)的質(zhì)量為200g，試驗(yàn)時(shí)選擇了不行伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到?；卮鹣铝袉栴}：(1)依據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車加速度與鉤碼質(zhì)量成_____________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系。(2)由圖(b)可知，a－m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的緣由是_________________。非線性存在摩擦力熱點(diǎn)二試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析【例2】(2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，22)某同學(xué)利用圖(a)所示試驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量m的對應(yīng)關(guān)系圖，如圖(b)所示。試驗(yàn)中小車(含放射器)的質(zhì)量為200g，試驗(yàn)時(shí)選擇了不行伸長的輕質(zhì)細(xì)繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計(jì)算機(jī)得到?；卮鹣铝袉栴}：(3)若利用本試驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的狀況下，小車加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并干脆以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則試驗(yàn)中應(yīng)實(shí)行的改進(jìn)措施是_________________________________________，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是_______________________。調(diào)整軌道傾斜度以平衡摩擦力遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量解析(1)把圖(b)中的點(diǎn)用平滑線連接后，可以看出，a－m圖線是曲線即非線性。(2)由圖象可知，當(dāng)拉力確定時(shí)，加速度不等0，所以除拉力外小車還受到摩擦力的作用。(3)改進(jìn)要求：第一圖線不過原點(diǎn)，要平衡摩擦力，所以調(diào)整軌道的傾斜度；其次，要使小車受到合外力等于鉤碼的重力，要求鉤碼質(zhì)量不能太大，即遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。2．探究小車加速度a與小車質(zhì)量M和小車所受外力F的關(guān)系時(shí)，(1)探究加速度和力的關(guān)系的試驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的a－F圖象如圖所示，下列說法正確的是________(填正確答案標(biāo)號)。 A．三條傾斜的直線所對應(yīng)的小車的質(zhì)量相等 B．三條傾斜的直線所對應(yīng)的小車的質(zhì)量不同 C．直線1所對應(yīng)的小車的質(zhì)量最大 D．直線3所對應(yīng)的小車的質(zhì)量最大(2)由于沒有始終滿足小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m的關(guān)系，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的_____(填正確答案標(biāo)號)。BDD答案(1)BD

(2)D熱點(diǎn)三拓展創(chuàng)新試驗(yàn)探究高考命題視角 以本試驗(yàn)為背景，通過變更試驗(yàn)條件、試驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性、設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)。視角3試驗(yàn)方案的改進(jìn) (1)用氣墊導(dǎo)軌和兩個(gè)光電門來完成此試驗(yàn) (2)試驗(yàn)方法的改進(jìn)視角4以本試驗(yàn)為背景，結(jié)合牛頓其次定律，測量兩接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)【例3】某同學(xué)用圖所示的裝置來驗(yàn)證加速度和質(zhì)量成反比。在自制的雙層架子上固定平板玻璃，架子放在水平桌面上。連接小車的細(xì)繩跨過定滑輪與小桶相連。試驗(yàn)步驟如下：①在兩個(gè)小桶中裝入適量細(xì)沙，并使兩桶質(zhì)量(含沙子)相同；②兩車緊靠架子左邊的擋板，在乙車上放一個(gè)砝碼，同時(shí)釋放兩車，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，用手機(jī)對整個(gè)裝置進(jìn)行拍照。在照片上，通過裝置上的刻度尺，測出甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)距離s1、s2；③在乙車上漸漸增加砝碼個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟②。(1)本試驗(yàn)的原理是通過驗(yàn)證小車發(fā)生的位移與小車的質(zhì)量成________，來驗(yàn)證合外力確定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比。(2)試驗(yàn)前，該同學(xué)將裝置的左端適當(dāng)墊高了一些，目的是________________。試驗(yàn)過程中________(填“甲”或“乙”)車受到的拉力更接近沙桶(含沙子)的重力。反比平衡摩擦力乙甲車3．如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的試驗(yàn)裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，在滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連(力傳感器可測得細(xì)線上的拉力大小)，力傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放.(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d＝________mm。(2)下列不必要的一項(xiàng)試驗(yàn)要求是______(填正確答案標(biāo)號)。A．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些B．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平C．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行D．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量2.25D3．如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的試驗(yàn)裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，在滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連(力傳感器可測得細(xì)線上的拉力大小)，力傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放.(3)試驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，若要得到滑塊的加速度，還須要測量的物理量是_____________________________________?；瑝K在A位置時(shí)遮光條到光電門的距離LD解析(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)等于固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，由圖知第5條刻度線與主尺對齊，d＝2mm＋5×0.05mm＝2.25mm；(2)應(yīng)使A位置與光電門間