實(shí)驗(yàn)四-驗(yàn)證牛頓第二定律

第二章牛頓運(yùn)動定律實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓第二定律目錄ONTENTS1知識梳理基礎(chǔ)深化2考點(diǎn)突破典例透析3課時訓(xùn)練高分在握目錄ONTENTS1知識梳理基礎(chǔ)深化2考點(diǎn)突破典例透析3課時訓(xùn)練高分在握自主梳理知識

梳理基礎(chǔ)深化實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律．2．驗(yàn)證牛頓第二定律．3．掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法．實(shí)驗(yàn)原理

探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時，應(yīng)用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系，再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即力F不變，改變小車質(zhì)量M，討論加速度a與M的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)器材

打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺自主梳理知識

梳理基礎(chǔ)深化實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測量小盤的質(zhì)量m0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．3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動薄木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動時可以保持勻速運(yùn)動狀態(tài)，這時小車拖著紙帶運(yùn)動時受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分力平衡．4．把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤，小盤里放砝碼，先接通電源再放開小車，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．計(jì)算小盤和砝碼的重力，在小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以認(rèn)為等于小車所受的合外力，由紙帶計(jì)算出小車的加速度，并把力和對應(yīng)的加速度填入表(一)中．自主梳理知識

梳理基礎(chǔ)深化5．改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟4，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車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動打出紙帶．計(jì)算砝碼和小車的總質(zhì)量M，并由紙帶計(jì)算出小車對應(yīng)的加速度．7．改變小車上砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟6，并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中．表(一)自主梳理知識

梳理基礎(chǔ)深化表(二)數(shù)據(jù)處理

1．由表(一)中數(shù)據(jù)畫出a－F關(guān)系圖象如右圖所示．通過a－F關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與力F成正比．2．由表(二)中數(shù)據(jù)畫出a－M圖象及a－M(1)圖象，如圖甲、乙所示．自主梳理知識

梳理基礎(chǔ)深化通過a－M和關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度a與質(zhì)量M成反比，與質(zhì)量的倒數(shù)成正比．誤差分析1．因?qū)嶒?yàn)原理不完善引起的誤差以小車、小盤和砝碼整體為研究對象得mg＝(M＋m)a；以小車為研究對象得F＝Ma；求得本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力，而實(shí)際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力．小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，由此引起的誤差就越?。虼?，滿足小盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的目的就是減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差．自主梳理知識

梳理基礎(chǔ)深化3．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、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會引起誤差．注意事項(xiàng)1．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動．2．整個實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(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．3．每條紙帶都必須在滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下得出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力．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)定滑輪前按住小車．5．作圖象時，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)盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè)．自主梳理知識

梳理基礎(chǔ)深化6．作圖時兩軸標(biāo)度比例要適當(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．7．為提高測量精度(1)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)．(2)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，每五個點(diǎn)標(biāo)出一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T＝0.1s.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，這樣就省去了平衡摩擦力的麻煩，小車的加速度也可以利用傳感器來測量，借助于計(jì)算機(jī)來處理．目錄ONTENTS1知識梳理基礎(chǔ)深化2考點(diǎn)突破典例透析3課時訓(xùn)練高分在握知識

梳理基礎(chǔ)深化典型例題解析考點(diǎn)一對實(shí)驗(yàn)原理及步驟的考查在驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中，(1)某組同學(xué)用如圖甲所示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關(guān)系．下列措施中不需要和不正確的是________．

①首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細(xì)繩對小車的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動③每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力④實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力⑤實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先放小車，然后再開打點(diǎn)計(jì)時器的電源A．①③⑤B．②③⑤C．③④⑤D．②④⑤

(2)某組同學(xué)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)，畫出a－F圖象如圖乙所示，那么該組同學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題可能是________．A．實(shí)驗(yàn)中摩擦力沒有平衡

B．實(shí)驗(yàn)中摩擦力平衡過度C．實(shí)驗(yàn)中繩子拉力方向沒有跟平板平行D．實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量發(fā)生變化知識

梳理基礎(chǔ)深化解析典型例題(1)為了確保細(xì)繩的拉力大小等于小車所受的合力，需要先平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是使木板傾斜，讓重力沿斜面向下的分力大小等于小車所受的摩擦力，即滿足tanθ＝μ，不需要反復(fù)平衡摩擦力．因打點(diǎn)計(jì)時器剛開始打點(diǎn)不穩(wěn)定，需要先接通電源，后放開紙帶，選B.(2)從圖象看，拉力F等于零時，小車的加速度不為零，且加速度為正向值，則有可能是摩擦力平衡過度或拉力的測量值偏小，選B.【答案】(1)B(2)B考點(diǎn)一對實(shí)驗(yàn)原理及步驟的考查知識

梳理基礎(chǔ)深化典型例題解析考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析某學(xué)習(xí)小組用如圖所示裝置探究“加速度和力的關(guān)系”．該小組已經(jīng)測量了兩個光電門間的距離為L，遮光條的寬度為d，遮光條通過兩個光電門的時間分別為t1、t2，則：(1)小車的實(shí)際加速度可以表示為________．(用題中所給物理量表示)

(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量．在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可在坐標(biāo)紙上畫出a－F關(guān)系的點(diǎn)跡(如圖所示)．經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)存在一些問題，產(chǎn)生的主要原因可能是()A．軌道與水平方向夾角太大B．軌道保持了水平狀態(tài)，沒有平衡摩擦力C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢D．所用小車的質(zhì)量太大，造成上部點(diǎn)跡有向下彎曲趨勢考點(diǎn)

突破題型透析解析(1)遮光條通過兩個光電門時的速度分別為.根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，解得小車的實(shí)際加速度可以表示為(2)圖線直線部分沒有過原點(diǎn)，說明F達(dá)到一定值時物體才