實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律.ppt

實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律,四、實(shí)驗(yàn)步驟1用天平測出小車、砝碼的質(zhì)量M和小盤與砝碼的總質(zhì)量m，把數(shù)據(jù)記錄下來2把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，平衡摩擦力3保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，改變小盤和砝碼的總質(zhì)量m做5次實(shí)驗(yàn)4算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值5用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，即小盤與砝碼的總重力mg，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，作圖線6保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描出相應(yīng)的點(diǎn)并作出圖線,五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論加速度與合外力成正比，與質(zhì)量成反比六、注意事項(xiàng)1在平衡摩擦力時(shí)，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(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)2每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(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，小車受到的拉力才可視為等于小盤和砝碼的總重力3改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時(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，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車,4作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)5作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國際單位這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會小些七、誤差來源1測量誤差(1)質(zhì)量的測量(2)打點(diǎn)間隔距離的測量2操作誤差(1)拉線或紙帶與木板不平行(2)傾斜角度不當(dāng)，平衡摩擦力不準(zhǔn),3原理誤差本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差,(2012韶關(guān)檢測)“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖341甲所示,實(shí)驗(yàn)原理、數(shù)據(jù)處理,(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖341乙所示計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離該小車的加速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：,請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖342中作出aF的關(guān)系圖象(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點(diǎn)請說明主要原因,【解析】(1)由題意知T0.1s，x(3.683.52)102m根據(jù)xaT2，得a0.16m/s2.(2)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，合理地設(shè)計(jì)橫縱坐標(biāo)的刻度值，使圖線的傾斜程度不至于太大，也不至于太小，45左右為宜，由此確定F的范圍從0設(shè)置到1N較合適，而a則從0到3m/s2較合適,(3)與縱坐標(biāo)相交而不過原點(diǎn)，說明當(dāng)不掛砝碼時(shí)，小車仍有加速度，即未計(jì)入砝碼盤的重力【答案】見解析,(2011山東高考)某探究小組設(shè)計(jì)了“用一把尺子測定動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案如圖343所示，將一個(gè)小球和一個(gè)滑塊用細(xì)繩連接，跨在斜面上端開始時(shí)小球和滑塊均靜止，剪斷細(xì)繩后，小球自由下落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音保持小球和滑塊釋放的位置不變，調(diào)整擋板位置，重復(fù)以上操作，直到能同時(shí)聽到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音用刻度尺測出小球下落的高度H、滑塊釋放點(diǎn)與擋板處的高度差h和沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移x.(空氣阻力對本實(shí)驗(yàn)的影響可以忽略),與牛頓第二定律有關(guān)的探究實(shí)驗(yàn),(1)滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的加速度與重力加速度的比值為_(2)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(3)以下能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是_a滑塊的質(zhì)量b當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮長度測量時(shí)的讀數(shù)誤差d小球落地和滑塊撞擊擋板不同時(shí),1在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車做“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法中正確的是()A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上B連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行C平衡摩擦力后，長木板的位置不能移動(dòng)D小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車【解析】本題考查實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)，選項(xiàng)A中平衡摩擦力時(shí)，不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼(或小桶)通過細(xì)繩栓在小車上，A錯(cuò)；選項(xiàng)B、C、D符合正確的操作方法，B、C、D對【答案】BCD,2在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，由于沒有注意始終滿足Mm的條件，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖中的(),【答案】D,3(2010山東高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖344所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是_a可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小b可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c可以比較精確地測出摩擦力的大小d可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度,【解析】(1)木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由dat2可知：a.為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測量d、t，取平均值(2)該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理類似，同樣需要滿足木板的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于礦泉水瓶的質(zhì)量m，此時(shí)可認(rèn)為繩上的拉力FT近似等于彈簧秤示數(shù)F1.本實(shí)驗(yàn)中沒有平衡摩擦力，但通過題意可知木板受到的摩擦力為F0，木板受到的合外力為(F1F0)圖象反映的是a與F1的關(guān)系，而不是a與(F1F0)的關(guān)系，所以圖象不過原點(diǎn)當(dāng)F1增大時(shí)，即礦泉水瓶的質(zhì)量m增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)的前提條件不再滿足，此時(shí)a越大，繩上的拉力FT就越小于彈簧秤示數(shù)F1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c正確,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測出摩擦力的大小，b、c說法是正確的兩種實(shí)驗(yàn)方法都不能改變滑動(dòng)摩擦力的大小，a錯(cuò)誤；通過(2)中分析可以知道當(dāng)加速度增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差變大，d說法錯(cuò)誤【答案】(1)2d/t2保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測量，求平均值(2)c(3)b、c,4(2011重慶高考)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖345所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊，托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù).滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m.實(shí)驗(yàn)中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10m/s2.,(1)為測量滑塊的加速度a，須測出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的_與_，計(jì)算a的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是_；(2)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到a與m的關(guān)系為：amg他想通過多次改變m，測出相應(yīng)的a值，并利用上式來計(jì)算.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的_保持不變，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于_；(3)實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系圖346所示，由此可知_(取兩位有效數(shù)字),5用如圖347所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)沙子)記為M，沙桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)沙子)記為m.,(1)驗(yàn)證“在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比”從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mg，將該力視為合外力F，對應(yīng)的加速度a則從打點(diǎn)紙帶中計(jì)算得到多次改變合外力F的大小，每次都會得到一個(gè)相應(yīng)的加速度以合外力F為橫軸、加速