高考物理一輪復(fù)習(xí) 第三章實(shí)驗(yàn)4驗(yàn)證牛頓第二定律課件 新人教版（安徽 北京專版）

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1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律。學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律。(2)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。(3)掌握靈活運(yùn)用圖像處理問題的方法。掌握靈活運(yùn)用圖像處理問題的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 控制變量法：在所研究的問題中，有兩個以上的參量控制變量法：在所研究的問題中，有兩個以上的參量在發(fā)生牽連變化時，可以控制某個或某些量不變，只研究在發(fā)生牽連變化時，可以控制某個或某些量不變，只研究其中兩個量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究其中兩個量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究問題時經(jīng)常采用的方法。問題時經(jīng)常采用的方法。 本實(shí)驗(yàn)中，研究

2、的參量為本實(shí)驗(yàn)中，研究的參量為F、m和和a，可以控制參量，可以控制參量m一定，研究一定，研究a與與F的關(guān)系，也可控制參量的關(guān)系，也可控制參量F一定，研究一定，研究a與與m的關(guān)系。的關(guān)系。三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時器、復(fù)寫紙片和紙帶、一端有定滑輪電磁打點(diǎn)計(jì)時器、復(fù)寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、低壓交流電源、天平、砝碼、的長木板、小車、小盤、低壓交流電源、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線?？潭瘸摺?dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟 圖實(shí)圖實(shí)41(1)用天平測量小盤的質(zhì)量用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量和小車的質(zhì)量M0。(2)把一端附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌把

3、一端附有滑輪的長木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接面，把打點(diǎn)計(jì)時器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端，連接好電路。好電路。 (3)平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，時器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線運(yùn)動。這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所直線運(yùn)動。這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡。在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車受摩擦力平衡。

4、在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以近似認(rèn)為小盤和砝碼的總重力大質(zhì)量的條件下，可以近似認(rèn)為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大小。小等于小車所受的合外力的大小。(4)把小車停在打點(diǎn)計(jì)時器處，掛上小盤和砝碼，先接通電把小車停在打點(diǎn)計(jì)時器處，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。紙帶。(5)改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟4，并多做幾次。，并多做幾次。(6)保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變，在小車上放上砝碼改變小保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變，在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量

5、，讓小車在木板上滑動打出紙帶。車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動打出紙帶。(7)改變小車上砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟改變小車上砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟6。五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算保持小車質(zhì)量不變時，各次小盤和砝碼的重力計(jì)算保持小車質(zhì)量不變時，各次小盤和砝碼的重力(作作為小車的合力為小車的合力)及對應(yīng)紙帶的加速度填入表及對應(yīng)紙帶的加速度填入表(一一)中。中。表表(一一)實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車受力小車受力F/N1234(2)計(jì)算保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變時，各次小車和砝碼的計(jì)算保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變時，各次小車和砝碼的總質(zhì)量及對應(yīng)紙帶的加速度，填入表總質(zhì)量及對應(yīng)紙帶的加速度，填入

6、表(二二)中。中。表表(二二)實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車和砝碼小車和砝碼的總質(zhì)量的總質(zhì)量M/kg1234六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng)(1)一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力。在平衡摩擦力時，不要把懸掛重小車受的摩擦阻力。在平衡摩擦力時，不要把懸掛重物的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，物的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動。并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動。(2)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)

7、步驟(2)、(3)不需要重復(fù)，即整個實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力不需要重復(fù)，即整個實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變重物質(zhì)量，還是改變小車和砝碼的后，不管以后是改變重物質(zhì)量，還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力?？傎|(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。(3)每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物質(zhì)量的條件下打出。只有如此，重物重力才可視于重物質(zhì)量的條件下打出。只有如此，重物重力才可視為小車受到的拉力。為小車受到的拉力。(4)改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時器，并應(yīng)先接通

8、電源，再放開小車，且應(yīng)在打點(diǎn)計(jì)時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車。小車到達(dá)滑輪前按住小車。(5)作圖像時，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直作圖像時，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)。線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)。(6)作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)。各量須采用國際單位。作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)。各量須采用國際單位。這樣作圖線時，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會小些。這樣作圖線時，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，誤差會小些。(7)為提高測量精度，可以采取下列措施：為提高測量精度，可以采取下列措施：應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)

9、，在后邊便于測量的地應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測量的地方找一個起點(diǎn)。方找一個起點(diǎn)?？梢园衙看蛭宕吸c(diǎn)的時間作為時間單位，即從開始點(diǎn)起，可以把每打五次點(diǎn)的時間作為時間單位，即從開始點(diǎn)起，每隔四個點(diǎn)標(biāo)出一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔每隔四個點(diǎn)標(biāo)出一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為為T0.1秒。秒。七、誤差分析七、誤差分析(1)質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)間隔距離的質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)間隔距離的 測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。(2)因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差：本實(shí)驗(yàn)中用重物的重力因?qū)嶒?yàn)原理不

10、完善造成誤差：本實(shí)驗(yàn)中用重物的重力代替小車受到的拉力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于重實(shí)際上小車受到的拉力要小于重物的重力物的重力)，存在系統(tǒng)誤差。重物質(zhì)量越接近小車的質(zhì)，存在系統(tǒng)誤差。重物質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，重物質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，量，誤差就越大；反之，重物質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小。誤差就越小。(3)平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛重物外，其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣重物外，其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時器接通打點(diǎn)計(jì)時器)，勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時器打出

11、，勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等。的紙帶上各點(diǎn)的距離相等。八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 本實(shí)驗(yàn)中可以用氣墊導(dǎo)軌來代替長木板，這樣就省去了本實(shí)驗(yàn)中可以用氣墊導(dǎo)軌來代替長木板，這樣就省去了平衡小車摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器，平衡小車摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器，借助于計(jì)算機(jī)來處理。借助于計(jì)算機(jī)來處理。例例1在探究物體的加速度在探究物體的加速度a與物體所受外力與物體所受外力F、物體、物體質(zhì)量質(zhì)量M間的關(guān)系時，采用如圖實(shí)間的關(guān)系時，采用如圖實(shí)42所示的實(shí)驗(yàn)裝置。所示的實(shí)驗(yàn)裝置。小車及車中的砝碼質(zhì)量用小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼質(zhì)量用表示，盤

12、及盤中砝碼質(zhì)量用m表示。表示。 圖實(shí)圖實(shí)42(1)當(dāng)當(dāng)M與與m的大小關(guān)系滿足的大小關(guān)系滿足_時，才可以認(rèn)為繩子對時，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。(2)某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量m一定來做實(shí)驗(yàn)，一定來做實(shí)驗(yàn)，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是其具體操作步驟如下，以下做法正確的是_。(3)另兩組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量另兩組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加一定，探究加速度速度a與所受外力與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的學(xué)得到的aF

13、關(guān)系圖像分別如圖實(shí)關(guān)系圖像分別如圖實(shí)43甲、乙所示，其甲、乙所示，其原因分別是：原因分別是：圖實(shí)圖實(shí)43甲圖：甲圖：_；乙圖：乙圖：_。答案答案(1)mM(2)B(3)m過大過大(或或M過小過小)，造成，造成m不不是遠(yuǎn)小于是遠(yuǎn)小于M沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小例例2某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖實(shí)44所示的實(shí)驗(yàn)裝置來所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究當(dāng)合外力一定時，物體運(yùn)動的加速度與其質(zhì)量之間探究當(dāng)合外力一定時，物體運(yùn)動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系。的關(guān)系。 圖實(shí)圖實(shí)44(1)由圖實(shí)由圖實(shí)44中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離s24

14、 cm，由圖實(shí)，由圖實(shí)45中游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度中游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d_ cm。該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時，將滑塊從圖實(shí)。該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時，將滑塊從圖實(shí)44所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時器可以讀出遮光條通過所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時器可以讀出遮光條通過光電門光電門1的時間的時間t1，遮光條通過光電門，遮光條通過光電門2的時間的時間t2，則滑塊經(jīng)，則滑塊經(jīng)過光電門過光電門1時的瞬時速度的表達(dá)式時的瞬時速度的表達(dá)式v1_，滑塊經(jīng)過光，滑塊經(jīng)過光電門電門2時的瞬時速度的表達(dá)式時的瞬時速度的表達(dá)式v2_，則滑塊的加速度，則滑塊的加速度的表達(dá)式的表達(dá)式a_。(以上表達(dá)式均用字母表示以上表達(dá)式

15、均用字母表示)圖實(shí)圖實(shí)45(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組組實(shí)驗(yàn)，得到如下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過分析表中數(shù)據(jù)后，實(shí)驗(yàn)，得到如下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過分析表中數(shù)據(jù)后，你得出的結(jié)論是你得出的結(jié)論是_。m/ga/(ms2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需通過圖像進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，請利用表格數(shù)據(jù)，現(xiàn)需通過圖像進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，請利用表格數(shù)據(jù)， 在圖實(shí)在圖實(shí)46的坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出相應(yīng)圖像。的坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出相應(yīng)圖像。圖實(shí)圖實(shí)46(2)小車質(zhì)量增加時，加速度卻在減小，但兩者的乘積不小車質(zhì)量增加時，加速度卻在減小，但兩者的乘積不變，在合外力不變的情況下，物體運(yùn)動的加速度跟物體變，在合外力不變的情況下，物體運(yùn)動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比。的質(zhì)量成反比。(3)描點(diǎn)連線如圖所示。描點(diǎn)連線如圖所示。