搜索
随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律第五讲实验四：验证牛顿运动定律随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律1．学会用控制变量法研究物理规律；体会实验的精髓在于“控制”．2．学会灵活运用图象处理物理问题的方法．3．探究加速度与力、质量的关系．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律1．验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿第二定律，即F＝Ma.当研究对象有两个以上的参量发生变化时，设法控制某些参量使之不变，而研究另外两个参量之间的变化关系，这种方法叫控制变量法．本实验中有力F、质量M和加速度a三个变量，研究a与F及M的关系时，先控制质量M不变，研究a与F的关系；然后再控制力F不变，研究a与M的关系．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律2．实验中需要测量的物理量和测量方法是：(1)小车及砝码的总质量M：用天平测出．(2)小车受到的拉力F等于小盘和砝码的总重力mg.(3)小车的加速度a根据打点纸带由逐差法或两段法计算或由其他方法求得．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带砝码)、刻度尺．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律1．测量：(如图所示)用天平测出小车和小盘的质量M和M′，把数值记录下来．2．安装：把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路．3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律4．操作：(1)把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车．打点完成后切断电源，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码并算出加速度．(2)保持小车的质量不变，在小盘内分别放入质量为m1，m2，m3…的砝码，再重复操作(1)．m1g，m2g、m3g…的数值都要记录在表格内.F(N)a(m/s2)随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(3)用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比．(4)保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也需做好记录)．重复上述操作(1)，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点．若这些点在一条直线上，就证明加速度与质量成反比.M(kg)a/(m/s2)随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律3．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，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．4．为提高测量精度(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点．(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1s.随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．2．因实验原理不完善造成误差本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律3．平衡摩擦力不准造成误差在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等.随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律实验原理及误差分析(2010·山东理综)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轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN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F0，以此表示滑动摩擦力的大小．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律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F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；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)______．(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是________．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________．a．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c．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随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律解析：(1)木板做初速度为零的匀加速直线运动，其位移d＝12at2，加速度a＝2dt2.为了减小偶然误差，可多次测量时间t，取t的平均值．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(2)当F1＜F0时，木块不动，加速度为零，a、b均错；当F1＞F0时，木板开始运动，但F1并非绳子的拉力而是瓶和水的总重力，只有当瓶和水的质量远小于木板和弹簧秤的质量时，F1才可近似等于绳子拉力，此时a－F1图线为一段倾斜的直线，当瓶和水的质量不远小于木板和弹簧的总质量时，绳子的拉力将小于F1，其加速度a随着F1的增大而增加的变慢，即a－F1图线的斜率将逐渐减小，因而只有c项正确．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码相比，水的质量可以连续调节，因而F1的大小也可以连续调节，从而比较精确地测出摩擦力的大小和更方便地获取多组实验数据，故正确答案为b、c.答案：(1)2dt2多次测量时间t，取t的平均值(2)c(3)bc随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律数据处理及实验结果分析在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组采用如图a所示的实验装置．重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器(发射器)随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端．实验中把重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律a/m·s－22.012.984.026.00F/N1.002.003.005.00随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(1)实验中使用位移传感器和计算机，可以便捷地获取信息和处理信息，所获取的信息是________；(2)在如图c坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线；随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(3)从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是：________________________________________________________________________；(4)如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图b所示．并以力传感器示数表示拉力F，从理论上分析，该实验图线的斜率将________．(填“变大”、“变小”或“不变”)随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律解析：作出图线是一条直线，但没有通过坐标原点，有纵截距，说明不挂重物时就有加速度，这说明轨道倾角过大，小车的重力沿轨道的分力大于小车受到的摩擦力，平衡摩擦力过度．如果接上力传感器，其示数将小于重物的重力，同样的加速度，对应的横坐标变小，从而图线斜率要变大．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律答案：(1)在连续相等时间内的小车位移(2)如图所示(3)截距过大，平衡摩擦力过度(4)变大随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律拓展创新实验(2011·重庆卷·22)某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m.实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2.随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(1)为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的________与________，计算a的运动学公式是________；(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：a＝1＋μgM＋m′＋mm－μg他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ.若要求a是m的一次函数，必须使上式中的________保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于________；随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(3)实验得到a与m的关系如图所示，由此可知μ＝________(取两位有效数字)．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律解析：(1)滑块从A到B做匀加速直线运动，故x＝12at2，即a＝2xt2，需测位移x和时间t，计算a的运动学公式是a＝2xt2.(2)由数学知识知若a是m的一次函数，必须满足1＋μgM＋m′＋m不变，即(m′＋m)不变，方法就是将从托盘中取出的砝码置于滑块上，以保证m′＋m保持不变．随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律(3)从图象中取两点的坐标值代入a与m的关系式联立方程求解，可得μ.如0.35＝1＋μgM＋m′＋m×67×10－3－μg0.23＝1＋μgM＋m′＋m×64×10－3－μg解得μ≈0.23.答案：(1)位移x时间ta＝2xt2(2)m′＋m滑块上(3)0.23(0.21～0.25之间均可)随堂训练热点题型实验解读工具栏目导引必修1第三章牛顿运动定律随堂训练返回目录