高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)4 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律課件.ppt

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,必考部分,第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,,實(shí)驗(yàn)四 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律,網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn) 讀讀有底氣,重視實(shí)驗(yàn)操作 提高實(shí)驗(yàn)技巧,(3)平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)．這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡．在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以近似認(rèn)為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大小． (4)把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶． (5)改變小盤內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟(4)，并多做幾次． (6)保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變，在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動(dòng)打出紙帶． (7)改變小車上砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟(6)．,三、注意事項(xiàng) 1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著紙帶勻速運(yùn)動(dòng)．平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力． 2．實(shí)驗(yàn)條件：每條紙帶都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． 3．作圖：作圖時(shí)，兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng)，要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在所作直線兩側(cè)．,研細(xì)核心點(diǎn) 練透實(shí)驗(yàn)題,[調(diào)研1] 在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．小車及車中砝碼的總質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示． (1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力．,[考點(diǎn)一] 實(shí)驗(yàn)原理與操作,[試題調(diào)研],,1．本實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)關(guān)鍵步驟：一是正確平衡摩擦力，二是保證盤及盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于車及車中砝碼的總質(zhì)量． 2．計(jì)算加速度時(shí)，為減小偶然誤差，應(yīng)采用逐差法．,名師歸納點(diǎn)題破疑,1－1.如圖甲為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖． (1)平衡小車所受阻力的操作：取下________，把木板不帶滑輪的一端墊高；接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，經(jīng)推小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)．如果打出的紙帶如圖乙所示，則應(yīng)________(填“減小”或“增大”)木板的傾角，反復(fù)調(diào)節(jié)，直到紙帶上打出的點(diǎn)跡________為止．,[類題練熟],(2)圖丙為研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)所得的實(shí)驗(yàn)圖象，橫坐標(biāo)m為小車上砝碼的質(zhì)量．設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為________，小車的質(zhì)量為________．,[調(diào)研2] 某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究當(dāng)合外力一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系．,[考點(diǎn)二] 數(shù)據(jù)處理與誤差分析,[試題調(diào)研],,(1)由圖中刻度尺讀出兩個(gè)光電門中心之間的距離x＝24 cm，由圖中游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度d＝________cm.該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從如圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器可以讀出遮光條通過光電門1的時(shí)間Δt1，遮光條通過光電門2的時(shí)間Δt2，則滑塊經(jīng)過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度的表述式v1＝________，滑塊經(jīng)過光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v2＝________，則滑塊的加速度的表達(dá)式a＝________.(以上表達(dá)式均用字母表示),,(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實(shí)驗(yàn)，得到如表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．通過分析表中數(shù)據(jù)后，你得出的結(jié)論是___________________________________________．,(3)現(xiàn)需通過圖象進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，請(qǐng)利用表格數(shù)據(jù)在如圖所示坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出相應(yīng)圖象．,,,物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一般以表格的形式來呈現(xiàn)，但對(duì)數(shù)據(jù)的處理有公式法和圖象法兩種．利用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更直觀、更簡(jiǎn)潔，同時(shí)也能修正實(shí)驗(yàn)的偶然誤差，作圖象時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①根據(jù)物理規(guī)律判斷圖線應(yīng)是直線還是曲線．②根據(jù)給出的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上選擇合適的坐標(biāo)軸及標(biāo)度．③根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中找出正確的坐標(biāo)點(diǎn)．④用平滑的線將找到的坐標(biāo)點(diǎn)連接．⑤偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去不用．⑥偏離較近的點(diǎn)應(yīng)均分在線的兩側(cè)．⑦不要畫成折線，也不應(yīng)把線畫得過粗．,名師歸納點(diǎn)題破疑,2－1.某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)．從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz.,[類題練熟],(1)通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)________和________之間某時(shí)刻開始減速． (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小為________ m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小為________ m/s.(保留三位有效數(shù)字) (3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為a＝________ m/s2，若用來計(jì)算物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)(g為重力加速度)，則計(jì)算結(jié)果比動(dòng)摩擦因數(shù)的真實(shí)值________(填“偏大”或“偏小”)．,[調(diào)研3] (1)圖甲是探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)示意圖．根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)，作出a－F圖線如圖乙所示，圖線不經(jīng)過原點(diǎn)的原因是__________________________．平衡摩擦力時(shí)，主要是平衡了____________之間及____________之間的摩擦．,[考點(diǎn)三] 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新,[試題調(diào)研],,(2)幾位同學(xué)分析所得到的a－F圖線不是一條直線的原因后，重新設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)如圖丙所示，滑塊M放在氣墊導(dǎo)軌上，并在滑塊上固定一個(gè)速度傳感器，力傳感器固定在另一水平臺(tái)面上，分別與兩臺(tái)電腦相連，氣墊導(dǎo)軌連上氣泵并調(diào)成水平．多次改變鉤碼m的質(zhì)量，由速度和力傳感器可以得到多組不同的加速度a、力F的值，則下列說法中正確的是( ),,[解析] (1)在力F＝0時(shí)加速度不為零，說明平衡摩擦力時(shí)木板墊得太高，傾角太大，平衡摩擦力主要是平衡小車與木板間以及紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的摩擦力． (2)力傳感器測(cè)的力小于鉤碼和動(dòng)滑輪重力之和的一半，在本實(shí)驗(yàn)中鉤碼和小車的質(zhì)量關(guān)系對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性沒有影響，B錯(cuò)；滑輪的質(zhì)量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性沒有影響，C錯(cuò)；當(dāng)鉤碼和動(dòng)滑輪的質(zhì)量之和比小車質(zhì)量大得多時(shí)小車加速度會(huì)大于g，D錯(cuò)． [答案] (1)平衡摩擦力時(shí)木板傾角太大 小車與木板 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (2)A,本題創(chuàng)新點(diǎn)分析： (1)實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新：在本實(shí)驗(yàn)中，氣墊導(dǎo)軌替代了長(zhǎng)木板，由于阻力很小，可以不用平衡摩擦力；用力傳感器替代了托盤及砝碼，這樣就消除了本實(shí)驗(yàn)中存在的系統(tǒng)誤差；用速度傳感器替代了紙帶． (2)數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新：由于使用了速度傳感器，測(cè)出的速度可以用計(jì)算機(jī)繪制成v－t圖象，直接得到加速度，減小了直接測(cè)量帶來的偶然誤差．,名師歸納點(diǎn)題破疑,3－1.(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)利用圖甲所示實(shí)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(duì)應(yīng)關(guān)系圖，如圖乙所示．實(shí)驗(yàn)中小車(含發(fā)射器)的質(zhì)量為200 g，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇了不可伸長(zhǎng)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．回答下列問題．,[類題練熟],(1)根據(jù)該同學(xué)的結(jié)果，小車的加速度與鉤碼的質(zhì)量成________(填“線性”或“非線性”)關(guān)系． (2)由圖乙可知，a－m圖線不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是______________________． (3)若利用本實(shí)驗(yàn)裝置來驗(yàn)證“在小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結(jié)論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的改進(jìn)措施是_______________，鉤碼的質(zhì)量應(yīng)滿足的條件是________________．,