2021版物理全能大一轮复习人教版讲义：讲核心要点·全突破实验四验证牛顿运动定律

温馨提示：

 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。

讲 核心要点·全突破

实验过程

1.用天平测出小车和小盘的质量M和M′,把数值记录下来。

2.按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力)。

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块,反复移动木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态,这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分力平衡。

4.把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘,先接通电源再放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列的点。打点完成后切断电源,取下纸带,在纸带上标上纸带号码。

5.保持小车及车内砝码的质量不变,在小盘内放入质量为m′的砝码,重复步骤4。在小盘内分别放入质量为m″、m‴、…的砝码,再重复步骤4。m′、m″、m‴…的数值都要记录在纸带上(或表格内)。

6.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,标明计数点,测量计数点间的距离,算出每条纸带上的加速度的值。

7.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。若这些点在一条过原点的直线上,便证明了加速度与作用力成正比。

8.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),重复上述步骤,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。如果这些点是在一条过原点的直线上,就证明加速度与质量成反比。

 数据处理

1.把相同质量的小车在不同力作用下产生的加速度填在表中:

由以上数据画出它的a-F关系图象如图所示。通过a-F关系图象我们可以得出,小车的加速度a与力F成正比。

2.把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在表中:

由以上数据画出它的a-M图象及a-图象,如图甲、乙所示。

通过a-M和a-关系图象,我们可以得出小车的加速度a与质量M成反比,与质量的倒数成正比。

误差分析

1.测量误差: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,细线或纸带不与木板平行等都会造成误差。

2.系统误差: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重力),存在系统误差。小盘和砝码的总质量越接近小车和砝码的质量,误差就越大;小盘和砝码的总质量越小于小车和砝码的质量,误差就越小。

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每两点间的距离相等。

注意事项

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.整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码质量,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.必须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。只有如此,小盘和砝码的重力才可视为小车受到的拉力。

4.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。

5.作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。

6.作图时两轴标度比例要选择适当。各量须采用国际单位。这样作图线时,坐标点间距不致过密,误差会小些。

7.为提高测量精度,可以采取的措施:

(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,每隔四个点标出一个计数点,相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s。

 实验改进

1.实验器材的改进:

气垫导轨(不用平衡摩擦力)长木板

2.数据测量的改进:

(1)合外力的测量:由力传感器直接测量。

(2)加速度的获得。

①测定通过的时间,由a=求出加速度。

②小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。

3.实验的拓展延伸:以“验证牛顿运动定律”为背景测量物块与木板间的动摩擦因数。

关闭Word文档返回原板块