第3讲实验四验证牛顿运动定律.ppt

1．学会用控制变量法研究物理规律． 2．验证牛顿第二定律． 3．掌握利用图象处理数据的方法． 探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系． 打点计时器、纸带、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码． 一、测质量 1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把测量结果记录下来． 二、仪器安装及平衡摩擦力 2．实验器材安装(不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力) 图3－3－1 3．平衡摩擦力 三、保持小车的质量不变 4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器 在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码． 5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4.在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4. 6．重复步骤5三次，得到三条纸带． 7．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值． 8．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比． 四、保持小盘和砝码的质量不变 9．保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐 标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在 坐标平面上画出相应的点．如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比． 注意事项 1．平衡摩擦力 2．不重复平衡摩擦力 3．实验条件：小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和 砝码的总质量的条件下打出 4．一先一后再一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点 计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 误差分析 1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差． 2．因实验原理不完善造成误差： 3．平衡摩擦力不准造成误差： 对实验原理与实验误差的分析 【例1】 在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示． (3)另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是： 图1　　　　　 图2 图1：________________________________________________________； 图2：__________________________________________________________. 实验的数据处理及实验结论 【例2】 (2011·成都模拟)某实验小组利用如图3－3－5所示的实验装置来探究当合 外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系． 图3－3－5 (1)由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x＝24 cm，由图3－3－6中游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________ cm.该实验小组在做实验时，将滑块从图3－3－5所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝________，则滑块的加速度的表达式a＝________.(以上表达式均用字母表示) 图3－3－6　　　　　　 图3－3－6　　　　　　图3－3－7 (2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实 验，得到如表所示的实验数据．通过分析表中数据后，你得 出的结论是__________________________________________. (3)现需通过图象进一步验证你的结论，请利用表格数据，在 图3－3－7坐标系中描点作出相应图象． m(g) a(m/s2) 250 2.02 300 1.65 350 1.33 400 1.25 500 1.00 800 0.63 【例3】 (2010·山东理综，23(1))某同学设计了如图3－3－8所示的装置来探究加速