北京市东城区普通中学月高三物理复习实验验证牛顿件学习教案.pptx

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1、会计学1北京市东城区普通中学月高三物理复习实验北京市东城区普通中学月高三物理复习实验(shyn)验证牛顿件验证牛顿件第一页，共25页。1 1保持小车总质量不变，改变桶内砂的质量保持小车总质量不变，改变桶内砂的质量，即改变牵引力测出小车的相应加速度，用，即改变牵引力测出小车的相应加速度，用a-Fa-F图象验证加速度与外力图象验证加速度与外力(wil)(wil)成正比成正比2 2保持砂桶内砂的质量不变，往小车内加砝保持砂桶内砂的质量不变，往小车内加砝码，测出小车的相应的加速度，用码，测出小车的相应的加速度，用a-M-1a-M-1图象图象验证加速度与质量成反比验证加速度与质量成反比一、实验一、实验(

2、shyn)(shyn)原理原理第1页/共25页第二页，共25页。小车；砝码；小桶及砂；细绳；附有滑轮小车；砝码；小桶及砂；细绳；附有滑轮的长木板的长木板(m bn)(m bn)；垫块；交流电源；纸；垫块；交流电源；纸带及复写纸；打点计时器；导线；天平；带及复写纸；打点计时器；导线；天平；毫米刻度尺等毫米刻度尺等 二、实验二、实验(shyn)(shyn)器器材材mM打点计时器打点计时器纸带纸带第2页/共25页第三页，共25页。1用天平测出小车的质量用天平测出小车的质量M.2按如图装置把实验器材安装好，小车上不挂小桶，平衡摩擦按如图装置把实验器材安装好，小车上不挂小桶，平衡摩擦力力3在小桶内装砂，

3、用天平测出砂和桶的总质量在小桶内装砂，用天平测出砂和桶的总质量m4把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点；断开电源，取下纸带，车，打点计时器在纸带上打下一系列点；断开电源，取下纸带，在纸带上写上编号在纸带上写上编号.5保持小车的质量不变，多次改变砂的质量，重复步骤保持小车的质量不变，多次改变砂的质量，重复步骤3和和4，算出每条纸带对应的加速度算出每条纸带对应的加速度.6用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力，横坐标表示作用力F（等于砂和桶的（等于砂和桶的总重力总重力mg），作）

4、，作a-F图线图线.验证验证a与与F的关系的关系.7保持砂和桶的总质量不变，多次在小车上加放砝码保持砂和桶的总质量不变，多次在小车上加放砝码(f m)以以改变小车的总质量，重复步骤改变小车的总质量，重复步骤4，求出相应的加速度。用纵坐标，求出相应的加速度。用纵坐标表示加速度表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码，横坐标表示小车和车内砝码(f m)总质量的倒数总质量的倒数1/M，作，作a-M-1图线，验证图线，验证a与与M的关系的关系.三、实验三、实验(shyn)(shyn)步步骤骤第3页/共25页第四页，共25页。四、注意事项四、注意事项1 1平衡平衡(pnghng)(pnghng)摩擦力摩擦

5、力（1 1）实验）实验(shyn)(shyn)前为什么要平衡摩擦力前为什么要平衡摩擦力实验中是以小车所受牵引力（砂和桶的总重力）当实验中是以小车所受牵引力（砂和桶的总重力）当作合外力的，这就要求除牵引力以外的外力合力应作合外力的，这就要求除牵引力以外的外力合力应当为零。否则，摩擦阻力将是增大当为零。否则，摩擦阻力将是增大(zn d)(zn d)实验误实验误差的重要原因之一。差的重要原因之一。第4页/共25页第五页，共25页。（2 2）应当如何）应当如何(rh)(rh)平衡摩擦平衡摩擦力力在长木板不带滑轮的一端下面垫上垫块，小车上不挂在长木板不带滑轮的一端下面垫上垫块，小车上不挂小桶，但小车后应

6、连着纸带，打点计时器也应接通电小桶，但小车后应连着纸带，打点计时器也应接通电源。接着轻推小车，让小车拖着纸带做匀速直线运动源。接着轻推小车，让小车拖着纸带做匀速直线运动，这可从纸带上打点间距是否相等来判断，若不是匀，这可从纸带上打点间距是否相等来判断，若不是匀速运动，则可通过移动垫块的位置来进行调节速运动，则可通过移动垫块的位置来进行调节(tioji)(tioji)，直到小车做匀速运动为止。，直到小车做匀速运动为止。 第5页/共25页第六页，共25页。（4 4）改变）改变(gibin)(gibin)桶内的砂或车内的砝码的质量桶内的砂或车内的砝码的质量后是否需要重新平衡摩擦力后是否需要重新平衡摩

7、擦力tanMgCosMgSin（3 3）平衡）平衡(pnghng)(pnghng)摩擦力的摩擦力的实质实质小车所受动力小车所受动力(dngl)(dngl)（重力沿斜面分力）与小车所受阻（重力沿斜面分力）与小车所受阻力（包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带力（包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力）大小相等。的摩擦力）大小相等。第6页/共25页第七页，共25页。2 2砂和桶的总质量砂和桶的总质量(zhling)(zhling)要远远小于车和砝要远远小于车和砝码的总质量码的总质量(zhling)(zhling)（mMmM）. . 对砂桶小车整个系统有：对砂桶小车整个系统有

8、：对小车：对小车：MaFamMmg)(由得由得mgFmMMmmgmMMmgF1只有当只有当才有才有第7页/共25页第八页，共25页。五、数据处理五、数据处理1把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中，把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中，由数据由数据(shj)画出它的画出它的a-F关系图象关系图象通过通过a-Fa-F图象，我们图象，我们(w men)(w men)可以得出可以得出a a与力与力F F成正比成正比FMk1第8页/共25页第九页，共25页。2把不同质量的小车在相同把不同质量的小车在相同(xin tn)力作用下产力作用下产生的加速度填在表中，由数据画出它的生的加速度填在表中，由数

9、据画出它的a-M-1关系图关系图象象通过通过(tnggu)a-M-1(tnggu)a-M-1图象，我们可以得出图象，我们可以得出a a与质量与质量M M成反成反比比Fk 第9页/共25页第十页，共25页。六、误差六、误差(wch)(wch)分析分析1因实验原理不完善造成误差：因实验原理不完善造成误差：本实验中用本实验中用(zhngyng)砂和桶的总重力砂和桶的总重力mg代替小车受到代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于砂和桶的总重力的拉力（实际上小车受到的拉力要小于砂和桶的总重力），存在误差。砂和桶的总质量越接近小车和砝码的总），存在误差。砂和桶的总质量越接近小车和砝码的总质量，误差就

10、越大；反之，砂和桶的总质量越小于小车质量，误差就越大；反之，砂和桶的总质量越小于小车和砝码的总质量，误差就越小。因此满足和砝码的总质量，误差就越小。因此满足m远小于远小于M的的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。此目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。此误差可因误差可因mM而减小，但不可能消去此误差而减小，但不可能消去此误差.2摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、记数点间距测量不摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、记数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行等都会造成准确、纸带和细绳不严格与木板平行等都会造成(zo chn)误误差差第10页/共25页第十一页，共25页。平衡平

11、衡(pnghng(pnghng) )过度过度平衡平衡(pnghng(pnghng) )不足不足第11页/共25页第十二页，共25页。mMmga由牛顿由牛顿(ni dn)(ni dn)第二定律第二定律mMk1mgF 若若则则FmMa1其中其中(qzhng(qzhng) )k减小，即减小，即m大了，未满足大了，未满足(mnz)mM第12页/共25页第十三页，共25页。mMmga由牛顿由牛顿(ni dn)(ni dn)第第二定律二定律MMmmga11Mmmgk1其中其中(qzhng)(qzhng)k减小，即减小，即M小了，未满足小了，未满足(mnz)mM第13页/共25页第十四页，共25页。七、高考

12、试题七、高考试题1. “探究加速度与物体质量、物体受力的关系探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示的实验装置如图甲所示.（1）在平衡）在平衡(pnghng)小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸袋如图乙所示。计时器大点的时间间隔为图乙所示。计时器大点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起，每从比较清晰的点起，每5个点取一个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=_m/s2.（结（结果保留两位有效数字）果保留两位有效数字）第14页/共25页第十五页，共25

13、页。(2)平衡平衡(pnghng)摩擦力后，将摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如的实验数据如下表：下表： 砝码盘中砝码总重力砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度加速度a (ms2)0.691.181.662.182.70(3)根据提供的实验数据作出的根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明图线不

14、通过原点，请说明(shumng)主要原因主要原因 请根据请根据(gnj)实验数据作出实验数据作出aF的关系图象的关系图象第15页/共25页第十六页，共25页。2.如图为如图为“用用DIS（位移传感器、数据（位移传感器、数据(shj)采集器、计算机）研究采集器、计算机）研究加速度和力的关系加速度和力的关系”的实验装置。的实验装置。 位移传感器（发射器） 位移传感器（接收器） 小车 轨道 钩码 （1）在该实验中必须采用）在该实验中必须采用(ciyng)控制变量法，应保持控制变量法，应保持_不变，用钩码所受的重力作为不变，用钩码所受的重力作为_，用，用DIS测小测小车的加速度。车的加速度。第16页/

15、共25页第十七页，共25页。（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验(shyn)中根据测得的多组数据可画出中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。关系图线（如图所示）。 a/ms2 B A O F/N 分析此图线的分析此图线的OA段可得出的实验结论是段可得出的实验结论是_。（单选题）此图线的（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因段明显偏离直线，造成此误差的主要原因(yunyn)是（是（ ）（A）小车与轨道之间存在摩擦）小车与轨道之间存在摩擦 （B）导轨保持了水平状态）导轨保持了水平状态（C）所挂钩码的总质

16、量太大）所挂钩码的总质量太大 （D）所用小车的质量太大）所用小车的质量太大第17页/共25页第十八页，共25页。3. （1）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条轮，细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线平行线MN、PQ，并测出间距，并测出间距d0开始时讲模板置于处，现缓慢向瓶中加水开始时讲模板置于

17、处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示，以此表示(biosh)滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间。处的时间。木板的加速度可以用、表示木板的加速度可以用、表示(biosh)为为= ；为了减小测量加速度；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）的偶然误差可以采用的方法是（一种即可） 。 第18

18、页/共25页第十九页，共25页。 用加水的方法用加水的方法(fngf)改变拉力的大小与挂钩码的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法(fngf)相比，它的优点是相比，它的优点是 。A.可以改变滑动摩擦力的大小可以改变滑动摩擦力的大小B.可以更方便地获取多组实验数据可以更方便地获取多组实验数据C.可以比较精确地测出摩擦力的大小可以比较精确地测出摩擦力的大小D.可以获得更大的加速度以提高实验精度可以获得更大的加速度以提高实验精度 改变瓶中水的质量重复实验，确定改变瓶中水的质量重复实验，确定(qudng)加速度加速度a与弹簧秤示数与弹簧秤示数F1的的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是关系。下列图象能表

19、示该同学实验结果的是 。 第19页/共25页第二十页，共25页。4.现要验证现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物这一物理规律。给定的器材如下理规律。给定的器材如下(rxi)：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺。计时器一个、米尺。 （）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤(bzhu)（不考虑摩擦力（不考虑摩擦力的影响）：的影响）： 小车自斜面上方一固定点小车自斜面上方一固定点1从静止开始下滑至斜面底端从静止开

20、始下滑至斜面底端2，记下所用，记下所用时间时间t 用米尺测量用米尺测量1与与2之间的距离之间的距离s，则小车的加速度，则小车的加速度a=_. 用米尺测量用米尺测量1相对于相对于2的高的高h。设小车所受重力为。设小车所受重力为mg，则小车所受的，则小车所受的合外力合外力_。第20页/共25页第二十一页，共25页。（）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同（）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：学设计的方案是： 调节调节(tioji)(tioji)斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时时1 1点相对于斜面底端点相

21、对于斜面底端2 2的高度的高度hoho。 进行（进行（1 1）中的各项操作。）中的各项操作。 计算与作图时用（计算与作图时用（h hhoho）代替）代替h h。对此方案有以下几种评论意见：对此方案有以下几种评论意见：. . 方案正确可行方案正确可行. . 方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。面上是否做匀速运动。. . 方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。其中合理的意见是其中合理的意见是_。 改变改变_，重复上述测量。，重复上述测量。 以以h

22、为横坐标，为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作表作图。如能得到一条过原为纵坐标，根据实验数据作表作图。如能得到一条过原点的直线，则可以验证点的直线，则可以验证(ynzhng)“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比的合外力成正比”这一规律。这一规律。第21页/共25页第二十二页，共25页。5.为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）。实验时，平衡的实验装置（如图

23、所示）。实验时，平衡(pnghng)小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。车运动的阻力。（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放）往砝码盘中加入一小砝码，在释放(shfng)小车小车 （选填（选填“之前之前”或或“之后之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度与速度v的数据如下表：的数据如下表：时间t/s00.501.001.502

24、.002.50速度v/(ms-1)0.120.190.230.260.280.29请根据实验数据请根据实验数据(shj)作出小车的作出小车的v-t图像。图像。（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。图象简要阐述理由。第22页/共25页第二十三页，共25页。6.在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图乙所示在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图乙所示：一木块

25、放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在：一木块放在水平光滑长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m .木块右侧与穿过打点计时器木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动.图甲给出了打点图甲给出了打点计时器在纸带上打出的一些计时器在纸带上打出的一些(yxi)连续的点，它们之间的距离分别为连续的点，它们之间的距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交流电周期为，打点计时器所用交流电周期为T0. 根据给以上数据求：根据给以上数据求：打点计时器打点计时器木块木块纸带纸带重物重物电源插头电源插头乙乙单位单位:（cm）s1s2s3s4s5s6甲甲（1）木块的加速度）木块的加速度a= .（2）细线对木块的拉力）细线对木块的拉力T= .（3）为了减少误差）为了减少误差,你认为应采取什么你认为应采取什么(shn me)措施措施?第23页/共25页第二十四页，共25页。谢谢谢谢(xi xie)第24页/共25页第二十五页，共25页。