第03章 第4讲 实验四 验证牛顿运动定律

《第03章 第4讲 实验四 验证牛顿运动定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4讲　实验四　验证牛顿运动定律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．因实验原理不完善引起的误差本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．3．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．注意事项1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀

2、的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡．2．不重复平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．3．实验条件：m车≫m只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．4．一先一后一按：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，后放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．5．作图：作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．第7页共7页对

3、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3－4－1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．图3－4－1(1)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．(2)某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是________．A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新

4、平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a＝求出(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3－4－2和图3－4－3所示，其原因分别是：　　　　　图3－4－2　　　　　图3－4－3图3－4－2：____________________________________________________；图3－4－3：__________

5、___________________________________________.解析　(1)实验中的实际加速度为a＝，实验时把mg当成对M的拉力，即忽略m对加速度的影响，使加速度约为a＝，显然需m≪M.(2)平衡摩擦力的实质是，让重力的下滑分力与摩擦力平衡：Mgsinθ＝μMgcosθ　①，只需将纸带挂上，不需施加其他外力，A错；由①式可知B对；每次实验时应先接通打点计时器的电源，再放开小车，C错；小车的加速度应由小车后面拖动的纸带上打出的点计算出，D错．(3)若m≪M则a＝mg，斜率基本

6、不变，若m过大(或M过小)，则m不能忽略，3a＝mg，随m的增大斜率减小，从题图3－4－3可以看到，有了一定的拉力而加速度为零，显然没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．答案　(1)m≪M　(2)B(3)m过大(或M过小)，造成m不是远小于M　没有平衡摩擦力或木板的倾角过小对实验的数据处理及应用数学处理物理问第7页共7页　　　题的能力【例2】“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图3－4－4甲所示．图3－4－4(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图3－4－4乙所示．计

7、时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(m·s－2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据在图3－

8、4－5中作出a－F的关系图象．图3－4－5(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点．请说明主要原因．解析　(1)由题意可知计数间隔T＝5T0＝0.1s.由Δx＝aT2和Δx＝0.16cm＝1.6×10－3m可得：a＝0.16m/s2.(2)a－F图线如图所示．(3)平衡小车与桌面之间的摩擦力，a－F图象仍不通过原点，可能是在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图象向左平移造成的．答案　(1)0.16　(2)见解析　(3)忘记加入砝码盘的重力第7页共7页【例3】(2011