高考?xì)v史 第3章 第4節(jié) 實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律知識(shí)研習(xí)課件 魯科版必修3

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)會(huì)用 法研究物理規(guī)律；體會(huì)實(shí)驗(yàn)的精髓在于“控制變量”(2)學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用圖象處理物理問(wèn)題的方法(3)探究加速度與、的關(guān)系控制變量控制變量力力質(zhì)量質(zhì)量2實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)共有3個(gè)參量F、m、a，研究加速度a與F及m的關(guān)系時(shí)，我們先控制一個(gè)參量小車的質(zhì)量m不變，討論a與F的關(guān)系；再控制砝碼和小盤(pán)的質(zhì)量不變，即F不變，討論a與m的關(guān)系3實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤(pán)、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、砝碼考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)及誤差分析1實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理(1)用天平測(cè)出小車和鉤碼的總質(zhì)量M，把數(shù)值記錄下來(lái)(2)按圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛鉤碼的細(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)時(shí)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)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的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(guò)滑輪懸掛鉤碼，先接通電源再放開(kāi)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)保持小車和小車上疊放的鉤碼的質(zhì)量不變，在繩子另一頭掛上鉤碼，使鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和小車上疊放的鉤碼的總質(zhì)量，把懸掛鉤碼的總質(zhì)量m記錄下來(lái)，重復(fù)步驟(4)再加上適當(dāng)?shù)你^碼，記錄下懸掛鉤碼的總質(zhì)量m，再重復(fù)步驟(4)(6)重復(fù)步驟(5)3次，得到3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(8)用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，作用力的大小F等于懸掛鉤碼的總重力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，便證明了加速度與作用力成正比(9)保持懸掛鉤碼的質(zhì)量不變，在小車上疊放鉤碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車和小車上疊放的鉤碼的總質(zhì)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比2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(gè)合適的斜面，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(shí)，不要把懸掛鉤碼的細(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(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)步驟(2)(3)不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量還是改變小車與小車上疊放的鉤碼的總質(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鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于懸掛鉤碼的總質(zhì)量的條件下打出只有如此，懸掛鉤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(kāi)始時(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(kāi)小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車(5)作圖象時(shí)，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(duì)稱地分布在所作直線兩側(cè)(6)作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)各量要采用國(guó)際單位這樣，作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密，誤差會(huì)小一些(7)為提高測(cè)量精度，應(yīng)：舍掉紙帶上開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn).可以把每打5次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即從開(kāi)始點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T0.1 s.3誤差分析(1)質(zhì)量的測(cè)量誤差，紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差(2)因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差：本實(shí)驗(yàn)中用懸掛的鉤碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于懸掛鉤碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差懸掛的鉤碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，懸掛的鉤碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，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(shí)，除了不掛鉤碼外，其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上相鄰各點(diǎn)間的距離相等【案例1】(2010山東理綜)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.(1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是()(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是()A可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小D可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度01FFmm，(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼相比，水的質(zhì)量可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因而F1的大小也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，從而比較精確地測(cè)出摩擦力的大小和更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故正確答案為B、C.【案例2】（2011重慶理綜）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤(pán)和砝碼等器材來(lái)測(cè)定滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù).滑塊和托盤(pán)上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤(pán)和盤(pán)中砝碼的總質(zhì)量為m.實(shí)驗(yàn)中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10 m/s2.（1）為測(cè)量滑塊的加速度a，須測(cè)出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的_與_，計(jì)算a的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是_； （2）根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到a與m的關(guān)系為：他想通過(guò)多次改變m，測(cè)出相應(yīng)的a值，并利用上式來(lái)計(jì)算.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中_的保持不變，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤(pán)中取出的砝碼置于_；（3）實(shí)驗(yàn)得到a與m的關(guān)系如圖所示，由此可知=_（取兩位有效數(shù)字）.(1)()gamgMmm【解析】（1）在初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)中共有s、t、a、v四個(gè)常用量.欲測(cè)加速度a則必須測(cè)出s、t、v中的任意兩個(gè)，但是速度v不容易直接測(cè)量，故須測(cè)出位移s和時(shí)間t，再根據(jù)a=2s/t2求a.（2）把 與一次函數(shù)y=kx+b相對(duì)應(yīng)，當(dāng)與k相對(duì)應(yīng)的 為定值時(shí)，即m+m保持不變時(shí)， a是m的一次函數(shù).實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將砝碼從托盤(pán)中 (1)()gamgMmm(1)()gMmm取出置于滑塊上即可達(dá)到目的.（3）可求得圖線的斜率k的數(shù)值，將公式 變?yōu)閍=km-g，再?gòu)闹本€上選取適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)，將點(diǎn)的兩坐標(biāo)值（m,a）代入a=km-g后，可求得的值. 【答案】 （1）位移 時(shí)間 a=2s/t2 （2）m+m 滑塊上 （3）0.23（0.210.25）(1)()gamgMmm