新课标2019版高考物理一轮复习实验4验证牛顿运动定律课件.ppt

1、实验 4 验证牛顿运动定律 -2- 一、实验目的 1.学会用控制变量法研究物理规律。 2.探究加速度与力、质量的关系。 3.掌握利用图象处理数据的方法。 二、实验原理 1.保持质量不变 ,探究加速度跟合外力的关系。 2.保持合外力不变 ,探究加速度与质量的关系。 3.作出 a-F图象和 a- 图象 ,确定其关系。 三、实验器材 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、刻度尺、砝码。 1m0 -3- 四、实验步骤 1.称量质量 用天平测量小盘的质量 m1和小车的质量 m2。 2.安装器材 按照如图所示装置把实验器材安装好 ,只是不把悬挂

2、小盘的细绳系在小车上 (即不给小车牵引力 )。 3.平衡摩擦力 在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块 ,反复移动薄木块的位置 ,直至小车能拉着纸带匀速下滑。 -4- 4.测量加速度 (1)保持小车的质量不变 ,把小车靠近打点计时器 ,挂上小盘和砝码 ,先接通电源 ,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑 ,打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力 ,即为小车所受的合力 ,由纸带计算出小车的加速度 ,并把力和对应的加速度填入表 (一 )中。改变小盘内砝码的个数 ,并多做几次。 (2)保持小盘内的砝码个数不变 ,在小车上放上砝码改变小车的质量 ,让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量 m0

3、,并由纸带计算出小车对应的加速度 ,并将所对应的质量和加速度填入表 (二 )中。改变小车上砝码的个数 ,并多做几次。 -5- 表 ( 一 ) 实验次数 加速度 a /( m s- 2) 小车受力 F/ N 1 2 3 4 -6- 表 ( 二 ) 实验 次数 加速度 a /( m ?-2) 小车和砝码的 总质量 m 0 / kg 小车和砝码的总质量 的倒数 m0- 1/ k ?-11 2 3 4 -7- 五、数据处理 1.计算加速度 先在纸带上标明计数点 ,测量各计数点间的距离 ,根据逐差法计算各条纸带对应的加速度。 2.作图象找关系 根据记录的各组对应的加速度 a与小车所受牵引力 F,建立直角

4、坐标系 ,描点画 a-F图象 ,如果图象是一条过原点的倾斜直线 ,便证明加速度与作用力成正比 ;根据记录的各组对应的加速度 a与小车和砝码总质量 m0,建立直角坐标系 ,描点画 a- 图象 ,如果图象是一条过原点的倾斜直线 ,就证明了加速度与质量成反比。 1m0 -8- 六、误差分析 1.测量误差 (1)质量的测量。 (2)打点间隔距离的测量。 2.操作误差 (1)拉线或纸带与木板不平行。 (2)倾斜角度不当 ,平衡摩擦力不到位。 3.原理误差 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。 -9- 七、注意事项 1.平衡摩擦

5、力 :在平衡摩擦力时 ,不要将悬挂小盘的细绳系在小车上 ,即不要给小车加任何牵引力 ,且要让小车拖着纸带匀速运动。 2.不重复平衡摩擦力 :整个实验平衡了摩擦力后 ,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。 3.实验条件 :每条纸带都必须在满足小车的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。 4.一先一后一按住 :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 ,先接通电源 ,再放开小车 ,且在小车到达定滑轮前按住小车。 5.作图 :作图时 ,两坐标轴的比例要适当 ,使尽可能多的点落在所作直线上 ,不在直线上的点尽可能对称地分布在所作直线两侧。 -10- 平衡摩擦力后 ,改变小车和砝码的总质量 ,为什么不需要再次平衡摩擦力 ? 提示： 设平衡摩擦力时 ,长木板与水平桌面的夹角为 ,小车和砝码总质量为 m,总是有 mgsin =mgcos ,无论 m多大 ,等式总是成立 ,所以不需要再次平衡摩擦力。