2012《金棒奪冠》物理一輪第三章第三單元第5課時(shí).ppt

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1、第三單元實(shí)驗(yàn)與探究第5課時(shí)實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律,必修1第三章力與運(yùn)動(dòng),,基礎(chǔ)回顧,1．細(xì)線對(duì)小車的拉力如下圖所示裝置，在沙桶和沙質(zhì)量______時(shí)，可認(rèn)為沙桶和沙的重力作為細(xì)線對(duì)小車的拉力．,2．平衡長(zhǎng)木板的摩擦力在長(zhǎng)木板的______________的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車在斜面上拉動(dòng)紙帶打出_______的點(diǎn)為止．這時(shí)，小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)受到的摩擦阻力恰好與小車的重力沿________的分力相平衡．3．作出加速度和力的關(guān)系圖線保持小車質(zhì)量不變，______________，從而改變細(xì)線對(duì)小車的牽引力，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和力的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與

2、外力成正比．,4．作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線保持小桶和沙的質(zhì)量不變，______________，改變小車的質(zhì)量，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和質(zhì)量______的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比．答案：1．很小2．靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器點(diǎn)距相等斜面方向上3．改變小桶內(nèi)沙的質(zhì)量4．在小車上加砝碼倒數(shù),要點(diǎn)深化,1．實(shí)驗(yàn)原理(1)如上圖所示裝置，在沙桶和沙的質(zhì)量很小時(shí)，可認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力就是沙桶和沙的重力．(2)平衡長(zhǎng)木板的摩擦力．(3)保持小車質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)沙的質(zhì)量，從而改變細(xì)線對(duì)小車的牽引力，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和力的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與外力成正比．(4)保持小

3、桶和沙的質(zhì)量不變，在小車上加減砝碼，改變小車的質(zhì)量，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系圖線，驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比．,,2．實(shí)驗(yàn)器材一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板；薄木板；小車；細(xì)線；小桶和沙；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；交流電源；導(dǎo)線；天平(帶一套砝碼)；砝碼；毫米刻度尺；紙帶．3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量M，把數(shù)值記錄下來．(2)如上圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，但不要把懸掛沙桶的細(xì)繩系在車上，即不給小車加牽引力．(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．這時(shí)，小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)受到的摩擦阻力恰好與小車

4、所受的重力沿斜面方向上的分力平衡．,(4)把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛沙桶，先接通電源再放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，打完點(diǎn)后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼．(5)保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在沙桶里放入適量的沙，使沙桶和沙的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，把沙桶和沙的總質(zhì)量m′記錄下來，重復(fù)步驟(4)．在沙桶內(nèi)再放入適量的沙，記錄下沙桶和沙的總質(zhì)量m″，再重復(fù)步驟(4)．(6)重復(fù)步驟(5)三次，得到三條紙帶．(7)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值并記錄到表中．,(8)以加速度a為縱軸，力F為橫軸，根據(jù)測(cè)

5、量出的對(duì)應(yīng)量在圖的方格紙中描點(diǎn)，然后用平滑的直線畫線，如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上，便證明了加速度與作用力成正比．(9)保持沙桶和沙的質(zhì)量不變(即保持小車所受合外力不變)，在小車上通過改變砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并記錄下小車(連同砝碼的質(zhì)量)及相應(yīng)加速度的值到表中．(10)以加速度a為縱軸，質(zhì)量的倒數(shù)1/m為橫軸，在方格紙中描點(diǎn)，然后用平滑的直線畫線，如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上，便證明了加速度與質(zhì)量成反比．,4．注意事項(xiàng)(1)整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變沙和沙桶的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)量都不需要重新平衡摩擦力，平衡摩擦力是指小車所受動(dòng)力(重力沿斜面向下的分力)與小車

6、所受的阻力(包括車受的摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)紙帶的摩擦力)大小相等，實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)在車后拖上紙帶，先接通電源后再用手給小車一個(gè)初速度，若在紙帶上打出的點(diǎn)子間隔基本均勻，才表明平衡了摩擦力，否則必須調(diào)整小木板的位置．(2)平衡摩擦力后每條紙帶必須滿足在小車加砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于沙和沙桶的總質(zhì)量的條件下進(jìn)行，只有這樣，沙和沙桶的總重力才可視為小車受到的拉力．,,(3)改變拉力和小車質(zhì)量時(shí)，每次開始實(shí)驗(yàn)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，且在小車到達(dá)滑輪前應(yīng)按住小車．(4)各紙帶上的加速度a都應(yīng)是該紙帶上的平均加速度．(5)作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作的直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)可能對(duì)稱分布

7、在所作的直線兩側(cè)．5．誤差分析本實(shí)驗(yàn)的誤差來源：(1)因原理不完善引起的誤差，本實(shí)驗(yàn)用沙和沙桶的總重力(m＋m′)g代替小車的拉力，而實(shí)際小車所受的拉力要小于沙和沙桶的總重力，這個(gè)沙和沙桶的總質(zhì)量越接近小車和砝碼的總質(zhì)量，誤差越大；反之沙和沙桶的總質(zhì)量越小于小車和砝碼的總質(zhì)量，誤差越?。豢赡芟ゴ苏`差．(2)因平衡摩擦力不當(dāng)而引起的誤差．,,,題型一實(shí)驗(yàn)原理的理解和數(shù)據(jù)處理,(2010年廣州聯(lián)考)某同學(xué)在做加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：,(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖所示的坐標(biāo)中作出aF圖象；,(2)圖象的斜率的物理意義是______________

8、__________________________________________________________；(3)圖象(或延長(zhǎng)線)與F軸的截距的物理意義是________________________________________________________________________；(4)小車和砝碼的總質(zhì)量為________kg.,解析：(1)選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，作出aF圖象如圖所示．,(2)由F＝Ma得a＝，可見圖象的斜率為小車和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)．(3)圖象與F軸的截距表示加速度恰好為零時(shí)的拉力，也即是小車受到的阻力，大小為0.1N.(4)由圖可知圖線斜率k＝1(kg

9、－1)，由k＝可得：M＝1kg.答案：(1)見解析圖；(2)小車和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)；(3)小車受到的阻力為0.1N；(4)1.,題型訓(xùn)練,1．(2011年濟(jì)南實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬)在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，有一位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量作出了圖乙中的A圖線．試分析：,①A圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是________________；②A圖線上部彎曲的原因是___________________．,解析：①圖線在F軸上有截距，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠．②a－F圖線上部彎曲的原因是未滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量．答案：①?zèng)]有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠②未滿足鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

10、,,題型二借助傳感器等設(shè)備驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律,(2011年陽江模擬)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：,(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：________________________________________________.(2)若取M＝0

11、.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是________．A．m1＝5gB．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為__________________________.(用Δt1、Δt2、D、x表示),解析：(1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時(shí)，M應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng)，或推動(dòng)M后能使M勻速運(yùn)動(dòng)．(2)應(yīng)滿足m＜＜M，故m4＝400g不合適．(3)由v1＝，v2＝，＝2ax可得：a＝答案：(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動(dòng)；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束

12、被擋的時(shí)間Δt都相等；(2)D；(3)a＝,題型訓(xùn)練,2．如圖，質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)軌B上，C為位移傳感器，它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移時(shí)間(st)圖象和速率時(shí)間(vt)圖象．整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)度為了L、高度為h.(取重力加速度g＝9.8m/s2，結(jié)果可保留一位有效數(shù)字),(1)現(xiàn)給滑塊A一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度，A的vt圖線如題(b)圖所示．從圖線可得滑塊A下滑時(shí)的加速度a＝______m/s2，摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響______．(填“明顯，不可忽略”或“不明顯，可忽略”)(2)此裝置還可用來驗(yàn)證牛

13、頓第二定律．實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變__________________，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變______________，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系．,,解析：由題目中給出的物理模型，結(jié)合所給的A的vt圖象可以知道：滑塊A先沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到速度為零，然后再沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．由滑塊A的vt圖象得到滑塊A沿斜面向上的加速度大小等于斜面向下加速度大?。?1)中的答案為6m/s2、不明顯，可忽略．(2)中產(chǎn)生加速度是重力沿斜面向下的力Mgsinθ＝Mgh/L，故只改變h即改變了作用力F，結(jié)合傳感器中加速度讀數(shù)a，即能驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力的關(guān)系．而改變滑塊的質(zhì)量M，同時(shí)改變斜面高度h，且保證Mh一定，結(jié)合傳感器中加速度讀數(shù)a，即能驗(yàn)證力F(Mgh/L)一定時(shí)，加速度與質(zhì)量的關(guān)系．答案：(1)6可忽略(2)hM和h且Mh不變,祝,您,學(xué)業(yè)有成,