2018届高考物理一轮复习 实验 专题 验证牛顿运动定律导学案2.doc

实验：验证牛顿运动定律 [基本要求] [数据处理] 1.探究加速度与力的关系 以加速度a为纵轴、F为横轴，先根据测量的数据描点，然后作出图象，看图象是否是通过原点的直线，就能判断a与F是否成正比. 2.探究加速度与质量的关系 以a为纵轴、m为横轴，根据各组数据在坐标系中描点，将会得到如图甲所示的一条曲线，由图线只能看出m增大时a减小，但不易得出a与m的具体关系.若以a为纵轴、为横轴，将会得到如图乙所示的一条过原点的倾斜直线，据此可判断a与m成反比. [误差分析] 1.因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力. 2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差. [注意事项] 1.平衡摩擦力：一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调整出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车所受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，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.不需要重复平衡摩擦力：整个实验中平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力. 3.实验条件：每条纸带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”：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，再释放小车. 考点精练 考向1　对实验原理和注意事项的考查 [典例1]　(2017·江西重点中学联考)(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是　　　　. (2)某同学的实验方案如图所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施： ①用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是　　　　. ②使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于　　　　　　　　. (3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种： A.利用公式a＝计算 B.根据逐差法利用a＝计算 两种方案中，选择方案　　　　比较合理. [解析]　(1)实验研究这三个物理量之间关系的思想方法是控制变量法.(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力，只有在满足砂桶的质量远小于小车的质量时，拉力才可近似等于砂桶的重力.(3)计算加速度时，用逐差法误差较小. [答案]　(1)控制变量法　(2)平衡摩擦力　砂桶的重力　(3)B 反思总结 1.在本实验中，必须平衡摩擦力，在平衡摩擦力时，不要把盘和重物系在小车上，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.改变小车的质量或拉力的大小时，改变量可适当大一些，但应满足盘和重物的总质量远小于小车和车上砝码的总质量.盘和重物的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%. 考向2　对数据处理和误差的考查 [典例2]　(2016·新课标全国卷Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码. 图(a) 本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下： (1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑. (2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a. (3)对应于不同的n的a值见下表.n＝2时的s-t图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表. n 1 2 3 4 5 a/(m·s－2) 0.20 0.58 0.78 1.00 (4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出a-n图象.从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比. 图(b) 图(c) (5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为　　　　kg(保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8 m·s－2). (6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是　　　　(填入正确选项前的标号). A.a-n图线不再是直线 B.a-n图线仍是直线，但该直线不过原点 C.a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大 [解析]　(3)实验中小