专题三 第4讲 实验：验证牛顿运动定律.ppt

* 第 4 讲　实验：验证牛顿运动定律 考点 验证牛顿第二定律 1．实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时， 加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比． 控制变量 远大于 图 3－4－1 本实验第一部分保持小车的质量不变，改变 m 的大小，测 出相应的 a，验证 a 与 F 的关系；第二部分保持 m 不变，改变 M 的大小，测出小车运动的加速度 a，验证 a 与 M 的关系． 3．实验器材 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木 板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度 尺，砝码． 4．实验步骤及器材调整 (1)用天平测出小车和小桶的质量 M 和 m，把数值记录下来． (2)按图 3－4－2 所示把实验器材安装好． 图 3－4－2 (3)平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上 保持匀速运动为止. (4)将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小 车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上 标上号码． (5)保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤(4)， 每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据 填写在表内． (6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在 坐标系上描点，画出相应的图线以验证 a 与 F 的关系. (7)保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增 减砝码)，重复上述步骤(5)、(6)验证 a 与 M 的关系． 5．注意事项 (1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端 垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾 角． (2)改变 m 和 M 的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近 打点计时器，而且先通电再放小车. (3)每次利用纸带确定 a 时，应求解其平均加速度． 6．数据处理及误差分析 (1)该实验原理中 T＝mg· 1 1＋m/M ，可见要在每次实验中均要 求 M?m，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂 桶的重力． (2)在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形 成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变 M 时，不再重 复平衡摩擦力． (3)在验证 a 与 M 的关系时，作图时应将横轴用 1/M 表示， 这样才能使图象更直观. 第15讲 │ 要点探究 第15讲 │ 要点探究 1．(双选)(东莞五校 2011 届高三联考)某同学设计了一个探 究小车加速度 a 与小车所受拉力 F 及质量 m 关系的实验，图 3－4－3 为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合 外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列哪两项 说法是正确的是( ) AC A．要平衡摩擦力 B．实验时不需要平衡摩擦力 C．钩码的重力要远小于小车的总重力 D．实验进行时应先释放小车再接通电源 图 3－4－3 2．用如图 3－4－4(甲)所示的实验装置来验证牛顿第二定 律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力． 图 3－4－4 (1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在 水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图 3－4－ 4(乙)，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．请问这位同 学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？ 答：_______________________________________________ __________________________________________________. (2)如果这位同学先如(1)中的操作，然后不断改变对小车的 拉力 F，他得到 M(小车质量)保持不变情况下的 a—F 图线是下 图中的________(将选项代号的字母填在横线上)． (3)打点计时器使用的交流电频率 f＝50 Hz.图 3－4－5 是某 同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E 每两点之 间还有 4 个点没有标出．写出用 s1、s2、s3、s4 以及 f 来表示小 车加速度的计算式：a＝______________________________.根据 纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为________m/s2(结 果保留两位有效数字)． 图 3－4－5 解析：(1)平衡摩擦力的要点是把有打点计时器的那一端适 当抬高，给小车一个初速度，小车能匀速下滑，则小车所受摩 擦力和小车的重力沿斜面向下的分力平衡，则可认为小车所受 绳子的拉力等于小车所受的合外力，达到平衡摩擦力的作用． 热点１ 验证牛顿第二定律 【例 1】(广