第3章 第2节(课时5) 牛顿第二定律 两类动力学问题:验证牛顿运动定律-2018年物理高三一轮总复习课件(鲁教版) .ppt
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1、实验探究: 验证牛顿运动定律,1.基础知识,2.典例剖析,3.创新实验,4.备选训练,5.真题演练,第三章 牛顿运动定律,一、基础知识,1.基础知识,二、典例剖析,2. 典例剖析,“验证牛顿第二定律”实验装置示意图,考点一 实验原理与基本操作,【例1】在“探究加速度和力、质量的关系”实 验中,采用如图所示的装置图进行实验: (1)实验中,需要在木板的右端垫上一个小木块, 其目的是_.,(2)实验中,已经测出小车的质量为M,砝码(包括砝码盘)的总质量为m,若要将砝码(包括砝码盘)的总重力大小作为小车所受拉力F的大小,这样做的前提条件是_。 (3)在实验操作中,下列说法正确的是_(填序号)。,平衡
2、摩擦力,mM,BD,转 解析,转 原题,注意事项 1.实验方法:控制变量法。 2.平衡摩擦力:在平衡摩擦力时,不要悬挂小盘,但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3.不重复平衡摩擦力:平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力。 4.实验条件:Mm只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。 5.一先一后一按住:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后放开小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。 6.
3、作图:作图时两轴标度比例要适当,各量须采用国际单位,这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会小些。,【变式训练1】在“探究加速度与力、质量的关系”时采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码质量为M,砂桶及砂的质量为m。,(1)若已平衡摩擦力,在小车做匀加速直线运动过程 中,绳的张力大小FT_,当M与m的大 小满足_时,才可认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力. (2)某同学在保持砂和砂桶质量m一定的条件下,探究小车加速度a与质量M的关系,其具体操作步骤如下,则做法合理的有( ) A平衡摩擦力时,砂桶应用细线通过定滑轮系在 小车上且小车后面的纸带也必须连好 B每次改变小车质量M时,都需要重
4、新平衡摩擦力 C实验时,先接通计时器的电源,再放开小车 C实验时,先接通计时器的电源,再放开小车 D用天平测出m及M,直接用公式amg/M求出小车运动的加速度 (3)某同学在保持小车及车中砝码质量M一定的条件下,探究小车加速度a与所受外力F的关系时,由于操作不当得到aF图线如图示,试分析图线不过原点的原因是_,图线上部弯曲的原因是_。,转 解析,mg/(1+m/M),mM,C,木板的倾角太大,未满足Mm,转 原题,【备选】 (2012安徽高考)图为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.,(1)实验
5、中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是( ). A将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动,小车与木板间的摩擦力需要消除,(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合
6、理的一组是( ). AM200 g,m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g BM200 g,m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g CM400 g,m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g DM400 g,m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g,砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的条件是:mM,(3)下图是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为:xAB4.22 cm、xBC4.65 cm、xCD5.0
7、8 cm、xDE5.49 cm,xEF5.91 cm,xFG6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz,则小车的加速度a_m/s2.(结果保留二位有效数字),用逐差法 求加速度,0.42,转 解析,转 原题,【例2】 某一小组的同学用如图示装置做“探究物体质量一定时,加速度与力的关系”的实验。,(1)下列说法正确的有_。 A平衡摩擦力时,用细线一端挂空砝码盘,另一端与小车相连,将木板适当倾斜,使小车在木板上近似做匀速直线运动 B每次改变砝码及砝码盘总质量之后,应重新平衡摩擦力 C应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量 D砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码总质量时,可以
8、近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力,D,考点二 实验数据处理与误差分析,此处表明,拉力为零时,小车已经具有一定的加速度,平衡摩擦力过度.,(2)图为实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分。从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两计数点之间都有4个计时点没有标出,用刻度尺分别测量出A点到B、C、D、E的距离如图5所示,已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上,则此次实验中小车运动加速度的测量值a_m/s2。(结果保留两位有效数字),(3)某同学平衡摩擦力后,改变砝码盘中砝码的质量,分别测量出小车的加速度a。以砝码盘及砝码的重力F为横坐标,以小车
9、的加速度a为纵坐标,得到如图所示的aF图线,则图线不通过坐标原点的主要原因是_。,转 解析,1.2,平衡摩擦力过度,转 原题,1因实验原理不完善引起误差 本实验实际上小车所受的拉力小于小盘和砝码的总重力,因此为了减小因实验原理不完善而引起的误差,应满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量,2摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差,【变式训练2】如图示为某同学探究加速度与力和质量关系的实验装置, 两个相同质量的小车放在光滑水平板上, 前端各系一条细绳, 绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘, 盘中可放砝码. 两小车后端各系一条细绳, 一起被夹子夹着
10、使小车静止. 打开夹子, 两小车同时开始运动; 关上夹子, 两小车同时停下来, 用刻度尺测出两小车 的位移, 下表是该 同学在几次实验 中记录的数据.,小车甲,小车乙,请回答下述问题: (1)在每一次实验中, 甲、乙两车的位移之比 等于_之比, 请简要说明实验原理: _; (2)第一次实验控制了_不变, 在实验误差允许范围内可得出的结论是: _; (3)第二次实验控制了_不变, 在实验误差允许范围内可得出的结论是: _; (4)第三次实验时, 该同学先测量了甲车的位移, 再根据前两次实验结论, 计算出乙车应该发生的位移, 然后再测量了乙车的位移, 结果他高兴地发现, 理论的预言与实际符合得相当
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