高考总复习实验验证牛顿运动定律.ppt
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1、(对应学生用书对应学生用书P52)一、实验目的一、实验目的1学会用控制变量法研究物理规律;学会用控制变量法研究物理规律;2验证牛顿第二定律;验证牛顿第二定律;3掌握利用图象处理数据的方法掌握利用图象处理数据的方法二、实验原理与方法二、实验原理与方法1.验验证证牛牛顿顿运运动动定定律律的的实实验验依依据据是是牛牛顿顿运运动动定定律律,即即FMa,当当研研究究对对象象有有两两个个以以上上的的参参量量发发生生变变化化时时,设设法法控控制制某某些些参参量量使使之之不不变变,而而研研究究另另外外两两个个参参量量之之间间的的变变化化关关系系的的方方法法叫叫控控制制变变量量法法本本实实验验中中有有力力F、质
2、质量量M和和加加速速度度a三三个个变变量量,研研究究加加速速度度a与与F及及M的的关关系系时时,先先控控制制质质量量M不不变变,讨讨论论加加速速度度a与与力力F的的关关系系;然然后后再再控控制制力力F不不变变,讨讨论论加速度加速度a与质量与质量M的关系的关系2.实实验验中中需需要要测测量量的的物物理理量量和和测测量量方方法法是是:小小车车及及砝砝码码的的总总质质量量M;用;用天平天平测出测出小车受到的拉力小车受到的拉力F认为等于认为等于托盘和砝码托盘和砝码的总重力的总重力mg.小车的加速度小车的加速度a利用纸带根据利用纸带根据saT_2计算计算三、实验器材三、实验器材打打点点计计时时器器、纸纸
3、带带、复复写写纸纸片片、小小车车、一一端端附附有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板、重重物物、夹夹子子、细细绳绳、低低压压交交流流电电源源、导导线线、天天平平(带带有有一一套套砝砝码码)、刻刻度度尺尺、砝码、砝码四、实验步骤及数据处理四、实验步骤及数据处理1.用用天天平平测测出出小小车车和和砝砝码码的的总总质质量量M,小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量m,把把数值记录下来数值记录下来2.按按如如图图所所示示把把实实验验器器材材安安装装好好,只只是是不不把把悬悬挂挂小小盘盘的的细细绳绳系系在在车车上,即不给小车加牵引力上,即不给小车加牵引力3.平平衡衡摩摩擦擦力力:在在长长木木板板不不带带定定滑滑
4、轮轮的的一一端端下下面面垫垫一一块块木木板板反反复复移移动动木木板板的的位位置置,直直至至小小车车在在斜斜面面上上运运动动时时可可以以保保持持匀匀速速直直线线运运动动状状态态这这时时,小小车车拖拖着着纸纸带带运运动动时时受受到到的的摩摩擦擦阻阻力力恰恰好好与与小小车车所所受受的的重重力力在在斜面方向上的分力平衡斜面方向上的分力平衡4.把把细细绳绳系系在在小小车车上上并并绕绕过过滑滑轮轮悬悬挂挂小小盘盘,先先接接通通电电源源再再放放开开小小车车,打打点点计计时时器器在在纸纸带带上上打打下下一一系系列列的的点点,打打完完点点后后切切断断电电源源,取取下下纸纸带带,在在纸带纸带上上标标上上纸带纸带号
5、号码码5.保保持持小小车车和和砝砝码码的的质质量量不不变变,在在小小盘盘里里放放入入适适量量的的砝砝码码,把把小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量m记记录录下下来来,重重复复步步骤骤4.在在小小桶桶内内再再放放入入适适量量砝砝码码,记记录录下小下小盘盘和砝和砝码码的的总质总质量量m,再重复步,再重复步骤骤4.6.重复步重复步骤骤5两次,得到三条两次,得到三条纸带纸带7在在每每条条纸纸带带上上都都选选取取一一段段比比较较理理想想的的部部分分,标标明明计计数数点点,测测量量计计数点数点间间的距离,算出每条的距离,算出每条纸带纸带上的加速度的上的加速度的值值8.用用纵纵坐坐标标表表示示加加速速度度a
6、,横横坐坐标标表表示示作作用用力力F,作作用用力力的的大大小小F等等于于小小盘盘和和砝砝码码的的总总重重力力,根根据据实实验验结结果果在在坐坐标标平平面面上上画画出出相相应应的的点点,如如果果这这些点是在一条些点是在一条过过原点的直原点的直线线上,便上,便证证明了加速度与作用力成明了加速度与作用力成正比正比9.保保持持小小盘盘和和砝砝码码的的质质量量不不变变,在在小小车车上上加加砝砝码码,重重复复上上面面的的实实验验,用用纵纵坐坐标标表表示示加加速速度度a,横横坐坐标标表表示示小小车车和和砝砝码码总总质质量量的的倒倒数数,根根据据实实验验结结果果在在坐坐标标平平面面上上画画出出相相应应的的点点
7、如如果果这这些些点点是是在在一一条条过过原原点点的的直直线线上,就上,就证证明了加速度与明了加速度与质质量成量成反比反比五、实验改进五、实验改进本本实实验验中中可可以以用用气气垫垫导导轨轨来来代代替替长长木木板板,这这样样就就省省去去了了平平衡衡小小车车摩摩擦擦力力的的麻麻烦烦,小小车车的的加加速速度度也也可可以以利利用用传传感感器器,借借助助于于计计算算机机来来处处理理(对应学生用书对应学生用书P52)要点一要点一注意事项注意事项1.一一定定要要做做好好平平衡衡摩摩擦擦力力的的工工作作,也也就就是是调调出出一一个个合合适适的的斜斜面面,使使小小车车的的重重力力沿沿着着斜斜面面方方向向的的分分
8、力力正正好好平平衡衡小小车车受受的的摩摩擦擦阻阻力力在在平平衡衡摩摩擦擦力力时时,不不要要把把悬悬挂挂小小盘盘的的细细线线系系在在小小车车上上,即即不不要要给给小小车车加加任任何何牵牵引引力,并要力,并要让让小小车车拖着打点的拖着打点的纸带纸带运运动动2.实实验验步步骤骤2、3不不需需要要重重复复,即即整整个个实实验验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后,不不管管以以后后是是改改变变小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量还还是是改改变变小小车车和和砝砝码码的的总总质质量量,都都不不需需要要重新平衡摩擦力重新平衡摩擦力3.每每条条纸纸带带必必须须在在满满足足小小车车与与车车上上所所加加砝砝码码的的总总质质
9、量量远远大大于于小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量的的条条件件下下打打出出只只有有如如此此,小小盘盘和和砝砝码码的的总总重重力力才才可可视视为为小小车车受到的拉力受到的拉力4.改改变变拉拉力力和和小小车车质质量量后后,每每次次开开始始时时小小车车应应尽尽量量靠靠近近打打点点计计时时器器,并并应应先接通先接通电电源,再放开小源,再放开小车车,且,且应应在小在小车车到达滑到达滑轮轮前按住小前按住小车车5.作作图图象象时时,要要使使尽尽可可能能多多的的点点分分布布在在所所作作直直线线上上,不不在在直直线线上上的的点点应应尽可能尽可能对对称分布在所作直称分布在所作直线线两两侧侧6.作作图图时时两两轴
10、轴标标度度比比例例要要选选择择适适当当,各各量量须须采采用用国国际际单单位位这这样样作作图线时图线时,坐,坐标标点点间间距不至于距不至于过过密,密,误误差会小些差会小些 7.为为提高提高测测量精度量精度(1)应应舍舍掉掉纸纸带带上上开开头头比比较较密密集集的的点点,在在后后边边便便于于测测量量的的地地方方找找一一个起点个起点(2)可可以以把把每每打打五五次次点点的的时时间间作作为为时时间间单单位位,即即从从开开始始点点起起,每每五五个点个点标标出一个出一个计计数点,而相数点,而相邻计邻计数点数点间间的的时间间时间间隔隔为为T0.1 s.在本在本实验实验中,以下中,以下说说法正确的是法正确的是(
11、)A平平衡衡摩摩擦擦力力时时,小小桶桶应应用用细细线线通通过过定定滑滑轮轮系系在在小小车车上上,但但小小桶桶内不能装砂内不能装砂B实验实验中中应应始始终终保持小保持小车车和砝和砝码码的的质质量量远远远远大于砂和小桶的大于砂和小桶的质质量量C实实验验中中如如果果用用纵纵坐坐标标表表示示加加速速度度,用用横横坐坐标标表表示示小小车车和和车车内内砝砝码码的的总总质质量量,描描出出相相应应的的点点在在一一条条直直线线上上时时,即即可可证证明明加加速速度度与与质质量量成成反比反比D平平衡衡摩摩擦擦力力时时,小小车车后后面面的的纸纸带带必必须须连连好好,因因为为运运动动过过程程中中纸纸带带也要受到阻力也要
12、受到阻力答案答案BD要点二要点二牛顿第二定律的实验研究的方法牛顿第二定律的实验研究的方法1.控制变量法控制变量法牛牛顿顿第第二二定定律律研研究究的的是是物物体体的的加加速速度度a与与物物体体所所受受的的合合外外力力F及及物物体体的的质质量量m之之间间的的关关系系采采取取的的方方法法是是控控制制变变量量法法,先先控控制制物物体体的的质质量量不不变变,研研究究a与与F的的关关系系,然然后后控控制制物物体体所所受受的的合合外外力力F不不变变,研研究究a与与m的的关关系系,最最后后研研究究a、F、m三三者者间间的的关关系系这这样样的的方方法法叫叫做做控控制制变变量量法法控制变量法是研究多个物理量之间的
13、关系常用的重要实验方法控制变量法是研究多个物理量之间的关系常用的重要实验方法在在“探探究究加加速速度度与与物物体体质质量量、物物体体受受力力的的关关系系”实实验验中中,某某小小组组设设计计了了如如图图所所示示的的实实验验装装置置图图中中上上下下两两层层水水平平轨轨道道表表面面光光滑滑,两两小小车车前前端端系系上上细细线线,细细线线跨跨过过定定滑滑轮轮并并挂挂上上砝砝码码盘盘,两两小小车车尾尾部部细细线线连连到到控控制装置上,制装置上,实验时实验时通通过过控制装置使小控制装置使小车车同同时时开始运开始运动动,然后同,然后同时时停止停止(1)在在安安装装实实验验装装置置时时,应应调调整整滑滑轮轮的
14、的高高度度,使使_;在在实实验验时时,为为减减小小系系统统误误差差,应应使使砝砝码码盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量_小小车车的的质质量量(选选填填“远远大于大于”“”“远远小于小于”或或“等于等于”)(2)本本实实验验通通过过比比较较两两小小车车的的位位移移来来比比较较小小车车加加速速度度的的大大小小,能能这这样样比比较较,是是因因为为_解解析析(1)在在安安装装实实验验装装置置时时,应应调调整整滑滑轮轮的的高高度度,使使小小车车与与滑滑轮轮之之间间的的细细线线水水平平(或或与与轨轨道道平平行行);实实验验时时,为为减减小小误误差差,应应使使砝砝码码盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量远远小小于
15、于小小车车的的质质量量只只有有这这样样,才才能能认认为为小小车车所所受受的的合合外力近似等于砝码盘和砝码的总重力外力近似等于砝码盘和砝码的总重力.(对应学生用书对应学生用书P53)题型一题型一实验数据的处理方法实验数据的处理方法图象法,化曲为直的方法图象法,化曲为直的方法利利用用图图象象处处理理数数据据是是物物理理实实验验中中常常用用的的重重要要方方法法在在实实验验中中如如果果发发现现一一个个量量x与与另另一一个个量量y成成反反比比,那那么么,x就就应应与与1/y成成正正比比因因为为在在处处理理数数据据时时,判判断断正正比比例例图图象象比比判判断断一一条条曲曲线线是是否否为为反反比比例例函函数
16、数图图象象要要简简单单和和直直观观得得多多,所所以以可可以以将将反反比比例例函函数数的的曲曲线线转转化化为为正正比比例例函函数数的的直直线线进行处理进行处理例例1(2011重重庆庆理理综综)某某同同学学设设计计了了如如图图甲甲所所示示的的装装置置,利利用用米米尺尺、秒秒表表、轻轻绳绳、轻轻滑滑轮轮、轨轨道道、滑滑块块、托托盘盘和和砝砝码码等等器器材材来来测测定定滑滑块块和和轨轨道道间间的的动动摩摩擦擦因因数数.滑滑块块和和托托盘盘上上分分别别放放有有若若干干砝砝码码,滑滑块块质质量量为为M,滑滑块块上上砝砝码码总总质质量量为为m,托托盘盘和和盘盘中中砝砝码码的的总总质质量量为为m.实实验验中中
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- 高考 复习 实验 验证 牛顿 运动 定律
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