人教版高三物理一輪總復(fù)習(xí)-第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律-實(shí)驗(yàn)-驗(yàn)證牛頓第二定律課件

第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律人教版高三物理一輪總復(fù)習(xí)第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律人教版高三物理一1.理解實(shí)驗(yàn)的原理，明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.2.了解實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差分析.3.能對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn).【目標(biāo)要求】1.理解實(shí)驗(yàn)的原理，明確實(shí)驗(yàn)過(guò)程并能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理.【目標(biāo)要求考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備01實(shí)驗(yàn)技能儲(chǔ)備011.實(shí)驗(yàn)原理(1)保持質(zhì)量不變，探究加速度跟

的關(guān)系.(2)保持合外力不變，探究加速度與

的關(guān)系.(3)作出a－F圖象和a－

圖象，確定a與F、m的關(guān)系.2.實(shí)驗(yàn)器材小車(chē)、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、紙帶、天平、刻度尺、坐標(biāo)紙.合外力質(zhì)量1.實(shí)驗(yàn)原理合外力質(zhì)量3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)測(cè)量：用天平測(cè)量槽碼的質(zhì)量m′和小車(chē)的質(zhì)量m.(2)安裝：按照如圖1所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車(chē)上(即不給小車(chē)

).牽引力圖13.實(shí)驗(yàn)過(guò)程牽引力圖1(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，使小車(chē)能

下滑.(4)操作：①槽碼通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系于小車(chē)上，先

后

，斷開(kāi)電源，取下紙帶，編號(hào)碼.②保持小車(chē)的質(zhì)量m不變，改變槽碼的質(zhì)量m′，重復(fù)步驟①.③在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，計(jì)算加速度a.④描點(diǎn)作圖，作a－F的圖象.⑤保持槽碼的質(zhì)量m′不變，改變小車(chē)質(zhì)量m，重復(fù)步驟①和③，作a－圖象.勻速接通電源放開(kāi)小車(chē)(3)平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊4.數(shù)據(jù)處理(1)利用逐差法或v－t圖象法求a.(2)以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫(huà)線(xiàn)，如果該線(xiàn)為過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，說(shuō)明a與F成正比.(3)以a為縱坐標(biāo)，

為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)、畫(huà)線(xiàn)，如果該線(xiàn)為過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，就能判定a與m成反比.4.數(shù)據(jù)處理5.注意事項(xiàng)(1)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前首先平衡摩擦阻力：適當(dāng)墊高木板不帶定滑輪的一端，使小車(chē)的重力沿斜面方向的分力正好平衡小車(chē)和紙帶受到的阻力.在平衡摩擦阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車(chē)上，讓小車(chē)?yán)┻^(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶勻速運(yùn)動(dòng).(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不用重復(fù)平衡摩擦力.(3)實(shí)驗(yàn)必須保證的條件：

.(4)一先一后一按：改變拉力或小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近

，并應(yīng)先

，后

，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē).m?m′打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源釋放小車(chē)5.注意事項(xiàng)m?m′打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通電源釋放小車(chē)6.誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)原理不完善：本實(shí)驗(yàn)用槽碼的總重力m′g代替小車(chē)的拉力，而實(shí)際上小車(chē)所受的拉力要小于槽碼的總重力.(2)平衡摩擦阻力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差.6.誤差分析考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)02考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)02例1

某同學(xué)利用如圖2甲所示的裝置探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)時(shí)，把數(shù)據(jù)記錄在表格中，數(shù)據(jù)是按加速度大小排列的，第8組數(shù)據(jù)中小車(chē)質(zhì)量和加速度數(shù)據(jù)漏記.圖2例1某同學(xué)利用如圖2甲所示的裝置探究加速度與物體受力、物體組號(hào)F/Nm/kga/(m·s－2)10.290.860.3420.140.360.3930.290.610.4840.190.360.5350.240.360.6760.290.410.7170.290.360.8180.29

90.340.360.94組號(hào)F/Nm/kga/(m·s－2)10.290.860.3(1)該同學(xué)又找到了第8組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的紙帶以及小車(chē)質(zhì)量，紙帶如圖乙所示.已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出來(lái)的點(diǎn)未畫(huà)出.請(qǐng)你幫助該同學(xué)求出第8組中的加速度a＝________________m/s2；0.90(0.89～0.92)(1)該同學(xué)又找到了第8組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的紙帶以及小車(chē)質(zhì)量，紙帶如解析每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出來(lái)的點(diǎn)未畫(huà)出，故相鄰點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為：T＝0.02×5s＝0.1s根據(jù)逐差法可得x34－x12＝2a1T2，x23－x01＝2a2T2解析每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出來(lái)的點(diǎn)未畫(huà)出，(2)如果要研究加速度與物體受力的關(guān)系，需取表格中______________組數(shù)據(jù)(填組號(hào))，作a－F圖象；如果要研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系，需取表格中_______________組數(shù)據(jù)(填組號(hào))，作a－m圖象.這種研究方法叫作___________法；2、4、5、7、91、3、6、7、8控制變量(2)如果要研究加速度與物體受力的關(guān)系，需取表格中_____解析研究加速度與物體受力的關(guān)系，需要保證物體質(zhì)量不變，選取2、4、5、7、9組數(shù)據(jù).研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要控制力F不變，選取1、3、6、7、8組數(shù)據(jù).涉及多個(gè)變量時(shí)，需要控制其他變量恒定，改變其中一個(gè)變量，這種方法為控制變量法.解析研究加速度與物體受力的關(guān)系，需要保證物體質(zhì)量不變，選取(3)作出的a－m圖象如圖丙所示，由圖象________(填“可以”或“不可以”)判斷a與m成反比.不可以(3)作出的a－m圖象如圖丙所示，由圖象________(填1.某同學(xué)用如圖3所示裝置來(lái)探究“在外力一定時(shí)，物體的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系”.12跟進(jìn)訓(xùn)練圖31.某同學(xué)用如圖3所示裝置來(lái)探究“在外力一定時(shí)，物體的加速度(1)實(shí)驗(yàn)中下列相關(guān)操作正確的是___.A.平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)先將沙桶用細(xì)線(xiàn)繞過(guò)定滑輪系在小車(chē)上B.平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)后面應(yīng)固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.小車(chē)釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且先釋放小車(chē)后接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源12B(1)實(shí)驗(yàn)中下列相關(guān)操作正確的是___.12B12解析平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)不掛沙桶，只讓小車(chē)拖著紙帶在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；平衡摩擦力時(shí)，小車(chē)后面應(yīng)固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，選項(xiàng)B正確；小車(chē)釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源后釋放小車(chē)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；12解析平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)不掛沙桶，只讓小車(chē)拖著紙帶在木板上120.05120.051212(3)在完成實(shí)驗(yàn)操作后，用圖象法處理數(shù)據(jù)，得到小車(chē)的加速度倒數(shù)

與小車(chē)質(zhì)量M的關(guān)系圖象正確的是____.C12(3)在完成實(shí)驗(yàn)操作后，用圖象法處理數(shù)據(jù)，得到小車(chē)的加速度倒2.某物理課外小組利用圖4中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系.圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過(guò)滑輪，一端與放在木板上的小滑車(chē)相連，另一端可懸掛鉤碼.本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N＝5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為0.010kg.實(shí)驗(yàn)步驟如下：12圖42.某物理課外小組利用圖4中的裝置探究物體加速度與其所受合外(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物塊，使小車(chē)(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑.(2)將n(依次取n＝1,2,3,4,5)個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N－n個(gè)鉤碼仍留在小車(chē)內(nèi)；用手按住小車(chē)并使輕繩與木板平行.釋放小車(chē)，同時(shí)用傳感器記錄小車(chē)在時(shí)刻t相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制s－t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a.12(1)將5個(gè)鉤碼全部放入小車(chē)中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表.n＝2時(shí)的s－t圖像如圖5所示；由圖求出此時(shí)小車(chē)的加速度(保留2位有效數(shù)字)，將結(jié)果填入下表.12圖5n12345a/(m·s－2)0.20

0.580.781.000.39解析因?yàn)樾≤?chē)做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，將圖中點(diǎn)(2s,0.78m)代入s＝

at2可得，a＝0.39m/s2.(3)對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見(jiàn)下表.n＝2時(shí)的s－t圖像如圖5(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖6中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a－n圖像.從圖像可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受的合外力成正比.12圖6答案

見(jiàn)解析圖(4)利用表中的數(shù)據(jù)在圖6中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出a－n圖像.從解析根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線(xiàn).12解析根據(jù)描點(diǎn)法可得如圖所示圖線(xiàn).12(5)利用a－n圖像求得小車(chē)(空載)的質(zhì)量為_(kāi)____kg(保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g＝9.8m·s－2).120.44解析根據(jù)牛頓第二定律可得nmg＝(M＋5m)a，可得M＝0.44kg，(5)利用a－n圖像求得小車(chē)(空載)的質(zhì)量為_(kāi)____kg((6)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟(1)，下列說(shuō)法正確的是_____(填入正確選項(xiàng)前的標(biāo)號(hào)).A.a－n圖線(xiàn)不再是直線(xiàn)B.a－n圖線(xiàn)仍是直線(xiàn)，但該直線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)C.a－n圖線(xiàn)仍是直線(xiàn)，但該直線(xiàn)的斜率變大12BC(6)若以“保持木板水平”來(lái)代替步驟(1)，下列說(shuō)法正確的是12解析平衡摩擦力時(shí)，以小車(chē)和鉤碼整體為研究對(duì)象有：nm0g＝(m＋5m0)a，若保持木板水平，則小車(chē)將受到木板的摩擦力，有nm0g－μ[mg＋(5－n)m0g]＝(m＋5m0)a，說(shuō)明a－n圖像仍為直線(xiàn)，但不再過(guò)原點(diǎn)，且斜率變大.故選B、C.12解析平衡摩擦力時(shí)，以小車(chē)和鉤碼整體為研究對(duì)象有：若保持03考點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)03考點(diǎn)二拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼膭?chuàng)新

(1)將實(shí)驗(yàn)裝置的平面改為斜面(2)將探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系改為測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼膭?chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新

利用位移傳感器與計(jì)算機(jī)相連，直接得出小車(chē)的加速度

(1)用光電門(mén)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，結(jié)合遮光條的寬度可測(cè)滑塊的速度(2)利用氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板，無(wú)需平衡摩擦阻力(3)用力傳感器測(cè)滑塊的拉力，無(wú)需滿(mǎn)足m?M實(shí)驗(yàn)器材的

實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新

(1)結(jié)合光電門(mén)得出物塊在A、B兩點(diǎn)的速度，由vB2－vA2＝2ax得出位移，算出物塊的加速度(2)結(jié)合牛頓第二定律mg－μMg＝(M＋m)a得出物塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新例2

為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖7所示的實(shí)驗(yàn)裝置，細(xì)線(xiàn)與彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤相連.其中M為帶滑輪的小車(chē)的質(zhì)量，放在一端帶滑輪的長(zhǎng)木板上，m為砂和砂桶的質(zhì)量.(滑輪質(zhì)量不計(jì))圖7例2為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖7(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要進(jìn)行的操作是___.(填選項(xiàng)前的字母)A.用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量B.將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力C.小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車(chē)，打出一條紙帶，同

時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D.改變砂和砂桶的質(zhì)量，打出幾條紙帶E.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量MAE(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要進(jìn)行的操作是___.(填選項(xiàng)前的字母)A解析本題拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，也就不需要使砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的總質(zhì)量，A、E不需要，符合題意；該題是由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出拉力，從而得到小車(chē)受到的合外力，故需要將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力，B需要，不符合題意；用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，都是先接通電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶，該實(shí)驗(yàn)探究加速度與力的關(guān)系，要記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，C需要，不符合題意；改變砂和砂桶質(zhì)量，即改變拉力的大小，打出幾條紙帶，研究加速度隨F變化關(guān)系，D需要，不符合題意.解析本題拉力可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖8所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車(chē)的加速度為_(kāi)____m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).1.32圖8解析由于兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有兩個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，故相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T(mén)＝0.06s，由Δx＝aT2，則有：a＝

m/s2≈1.32m/s2；(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖8所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有(3)以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的a－F圖象是一條直線(xiàn)，圖線(xiàn)與橫坐標(biāo)軸的夾角為θ，求得圖線(xiàn)的斜率為k，則小車(chē)的質(zhì)量為_(kāi)___.解析小車(chē)所受合力為彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)的兩倍，(3)以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的a3.如圖9，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn).所用器材有：鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的交流電源、紙帶等.回答下列問(wèn)題：跟進(jìn)訓(xùn)練圖9343.如圖9，某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn).所(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示).解析對(duì)鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，34(1)鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(用木板與水(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°.接通電源，開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開(kāi)始沿木板滑下.多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖10所示.圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)(每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出).重力加速度為9.80m/s2.可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)____(結(jié)果保留2位小數(shù)).0.3534圖10(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°.接通電解析兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔34由逐差法和Δx＝aT2可得解析兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔34由逐差法和Δx＝aT24.如圖11甲所示是某同學(xué)探究“小車(chē)加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，他將光電門(mén)固定在水平軌道上的B點(diǎn)，用不同重物通過(guò)細(xì)線(xiàn)拉同一小車(chē)，每次小車(chē)都從同一位置A由靜止釋放.圖11