实验四验证牛顿运动定律ppt课件.ppt

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1、实验四验证牛顿运动定律基础知识梳理一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．探究加速度与力、质量的关系．3．掌握利用图象处理数据的方法．基础知识梳理二、实验原理探究加速度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，再控制重物的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系．基础知识梳理三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、重物、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．基础知识梳理四、实验步骤1．用天平测出小车和砝码的

2、总质量m，把数值记录下来．2．按图3－4－1所示把实验器材安装好，只是不把悬挂重物的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．图3－4－1基础知识梳理3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂重物，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．基础知识梳理5．保持小车和砝码的质量不变，改变重物的质量，使重物的质量远小于小车

3、和砝码的总质量，把重物的质量m′记录下来，重复步骤4.6．重复步骤5三次，得到四条纸带．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填入表(一)．基础知识梳理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等于重物的重力，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．保持所挂重物的质量不变，在小车上增减砝码，重复上述步骤，并做好记录，填入表(二)．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上，根据实验结果绘出图线，如果这

4、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．基础知识梳理表(一)表(二)12345小车受力F/N加速度a/m·s－212345小车质量m/kg加速度a/m·s－2基础知识梳理五、注意事项1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂重物的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变重物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．基础知识梳理3．每条纸带必

5、须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于重物的总质量的条件下打出．只有如此，重物的总重力才可视为小车受到的拉力．4．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．基础知识梳理5．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．6．作图时两轴标度比例要选择适当，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．7．为提高测量精度，应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点．可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点

6、标出一个计数点，而相邻计数点的时间间隔为T＝0.1s(电源频率为50Hz)．基础知识梳理六、误差分析1．因实验原理不完善引起的误差本实验用重物的总重力代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于重物的总重力．重物的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差越大；重物的总质量越小于小车和砝码的总质量，由此引起的误差就越小．因此满足重物的总质量m远小于小车和砝码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差．此误差可因m≪M而减小，但不可能消除．证明如下：基础知识梳理小车和重物的受力情况如图3－4－2所示对小车：F＝Ma对重物：mg－F＝ma图3－4－2基础知识梳理2．平

7、衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂重物外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．3．其它误差：质量测量不准；记数点间距测量不准；纸带拉线不严格与木板平行，都能够引起实验误差．基础知识梳理七、实验改进本实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，借助于计算机来处理．高频考点例析题型一对实验原理及数据处理的考查例1(2008年高考宁夏卷)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图