人教版必修一高中物理全部15

第三章牛顿顿运动动定律人教版理物第三章牛顿顿运动动定律人教版理物一、实验目的 1．学会用控制变变量法研究物理规规律． 2．验证验证牛顿顿第二定律． 3．掌握利用图图象处处理数据的方法．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物二、实验实验原理探究加速度a与力F及质质量m的关系时时，应应用的基本方法是控制变变量法，即先控制一个参量——小车车的质质量m不变变，讨论讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘盘和砝码码的质质量不变变，即力F不变变，改变变小车质车质量m，讨论讨论加速度a与 m的关系．三、实验实验器材打点计时计时器、纸带纸带、复写纸纸、小车车、一端附有定滑轮轮的长长木板、小盘盘、夹夹子、细绳细绳、低压压交流电电源、导线导线、天平、刻度尺、砝码码．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物四、实验实验步骤骤 1．用天平测测出小车车和砝码码的总质总质量M，托盘盘和砝码码的总质总质量m1，把数据记录记录下来． 2．按照图图把实验实验器材安装好，只是不把悬悬挂托盘盘用的细绳细绳系在车车上，即不给给小车车加牵牵引力．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 3．平衡摩擦力，在长长木板的不带带定滑轮轮的一端下面垫垫小木垫垫，反复移动动木垫垫的位置，直至小车车在斜面上运动时动时可以保持匀速直线线运动动状态态．这时这时，小车车拖着纸带纸带运动时动时受到的摩擦阻力恰好与小车车所受的重力在沿斜面方向上的分力平衡． 4．把细绳细绳系在小车车上并绕过绕过滑轮悬轮悬挂托盘盘．先接通电电源，再放开小车车，打点计时计时器在纸带纸带上打下一系列的点．打完点后切断电电源，取下纸带纸带，在纸带纸带上标标上该纸该纸带带的号码码．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 5．保持小车车和砝码码的质质量不变变，在托盘盘里加入适量的砝码码，把托盘盘和砝码码的总质总质量m2记录记录下来．即改变变小车车所受牵牵引力，重复几次步骤骤4. 6．在每条纸带纸带上都选选取一段比较较理想的部分，标标明计计数点，测测量计计数点间间的距离，算出每条纸带纸带上的加速度的值值． 7．用纵纵坐标标表示加速度a，横坐标标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘盘和砝码码的总总重力，根据实验结实验结果在坐标标平面上画出相应应的点，如果这这些点是在一条过过原点的直线线上，便证证明了加速度与作用力成正比．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 8．保持小盘盘和砝码码的质质量不变变，在小车车上加砝码码，重复上面的实验实验，用纵纵坐标标表示加速度a，横坐标标表示小车车和砝码总质码总质量的倒数，根据实验结实验结果在坐标标平面上画出相应应的点．如果这这些点是在一条过过原点的直线线上，就证证明了加速度与质质量成反比．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物五、实验实验注意事项项 1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调调出一个合适的斜面，使小车车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车车受的摩擦力．在平衡摩擦力时时，不要把悬悬挂小盘盘的细细线线系在小车车上，即不要给给小车车加任何牵牵引力，并要让让小车车拖着打点的纸带纸带运动动． 2．实验实验步骤骤2、3不需要重复，即整个实验实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变变小盘盘和砝码码的总质总质量还还是改变变小车车和砝码码的总质总质量，都不需要重新平衡摩擦力．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 3．每条纸带纸带必须满须满足在小车车与车车上所加砝码码的总质总质量远远大于小盘盘和砝码码的总质总质量的条件下打出．只有如此，小盘盘和砝码码的总总重力才可视为视为小车车受到的拉力． 4．改变变拉力和小车质车质量后，每次开始时时小车应车应尽量靠近打点计时计时器，并应应先接通电电源，再放开小车车，且应应在小车车到达滑轮轮前按住小车车． 5．要使尽可能多的点在所作直线线上，不在直线线上的点应应尽可能对对称分布在所作直线线两侧侧． 6．作图时图时两轴标轴标度比例要选择选择适当．各物理量须须采用国际单际单位．这样这样作图线时图线时，坐标标点间间距不至于过过密，误误差会小些．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 7．为为提高测测量精度．(1)应应舍掉纸带纸带上开头头比较较密集的点，在后边边便于测测量的地方找一个起点． (2)可以把每打五次点的时间时间作为时间单为时间单位，即从开始点起，每五个点标标出一个计计数点，而相邻计邻计数点间间的时间间时间间隔为为T＝0.1 s. 第三章牛顿顿运动动定律人教版理物六、数据处处理及结结果分析利用图图象处处理数据是一种常用的重要方法．将实验实验中得到的数据通过过描点作出图图象，可以非常直观观地看出两个物理量之间间的关系，也可以有效地减小实验误实验误差，确定并排除实验实验中测测得的一些错误错误数据．在探究加速度与力的关系的实验实验中，以加速度a为纵为纵坐标标，力F为为横坐标标，根据各组组数据在坐标标系中描点．如果这这些点在一条过过原点的直线线上，说说明a与F成正比．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物第三章牛顿顿运动动定律人教版理物七、误误差分析 1．质质量的测测量误误差，纸带纸带上打点计时计时器打点间间隔距离的测测量误误差，拉线线或纸带纸带不与木板平行等都会造成误误差． 2．因实验实验原理不完善造成误误差：本实验实验中用小盘盘和砝码码的总总重力代替小车车受到的拉力(实际实际上小车车受到的拉力要小于小盘盘和砝码码的总总重力)，存在系统误统误差．小盘盘和砝码码的总质总质量越接近小车车的质质量，误误差就越大；反之，小盘盘和砝码码的总质总质量越小于小车车的质质量，误误差就越小．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 3．平衡摩擦力不准造成误误差：在平衡摩擦力时时，除了不挂小盘盘外，其它的都跟正式实验实验一样样(比如要挂好纸带纸带、接通打点计时计时器)，匀速运动动的标标志是打点计时计时器打出的纸带纸带上各点的距离相等. 第三章牛顿顿运动动定律人教版理物例1 如图图所示，是某次利用气垫导轨垫导轨探究加速度与力、质质量关系的实验实验装置安装完毕毕后的示意图图，图图中A为为砂桶和砂，B为为定滑轮轮，C为为滑块块及上面添加的砝码码，D 为纸带为纸带，E为电为电火花计时计时器，F为为蓄电电池、电压为电压为 6 V， G是开关，请请指出图图中的三处错误处错误：第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 (1)________________________________________ ________________________________； (2)________________________________________ ________________________________； (3)________________________________________ ________________________________． [解析] (1)B接滑块块的细线应细线应水平(或与导轨导轨平行)． (2)C滑块块离计时计时器太远远． (3)E电电火花计时计时器用的是220 V的交流电电，不能接直流电电．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 [思维提升] 只有充分理解实验原理，知道实验误差产生的原因，注意操作技巧，这样才能使实验能够顺利进行，同时使实验结果更加精确，高考试题也注重对操作步骤及技巧的考查．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物练习：在“验证验证牛顿顿运动动定律”的实验实验中，在研究加速度a与小车车的质质量M的关系时时，由于没有注意始终满终满足 M≫m的条件，结结果得到的图图象应应是下图图中的( ) 第三章牛顿顿运动动定律人教版理物第三章牛顿顿运动动定律人教版理物例2 在探究加速度与力、质质量的关系实验实验中，采用如图图所示的实验实验装置，小车车及车车中砝码码的质质量用M表示，盘盘及盘盘中砝码码的质质量用m表示，小车车的加速度可由小车车后拖动动的纸带纸带由打点计时计时器打上的点计计算出．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 (1)当M与m的大小关系满满足________时时，才可以认认为绳对为绳对小车车的拉力大小等于盘盘及盘盘中砝码码的重力． (2)一组组同学在做加速度与质质量的关系实验时实验时，保持盘盘及盘盘中砝码码的质质量一定，改变变小车车及车车中砝码码的质质量，测测出相应应的加速度，采用图图象法处处理数据．为为了比较较容易地确定出加速度a与质质量M的关系，应该应该作a与 ________的图图象． (3)如下图图(a)为为甲同学根据测测量数据作出的a－F图线图线，说说明实验实验存在的问题问题是 ___________________________ 第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 (4)乙、丙同学用同一装置做实验实验，画出了各自得到的 a－F图线图线如图图(b)所示，两个同学做实验时实验时的哪一个物理量取值值不同？________________________. 第三章牛顿顿运动动定律人教版理物第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 (4)乙、丙同学用同一装置做实验实验，画出了各自得到的 a－F图线图线，两图图象的斜率不同，说说明两个同学做实验时实验时的小车车及车车上砝码码的总质总质量不同． [答案] (1)M≫m (2)1/M (3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够够 (4)小车车及车车上的砝码码的总质总质量不同第三章牛顿顿运动动定律人教版理物例3 现现要验证验证 “当质质量一定时时，物体运动动的加速度与它所受的合外力成正比”这这一物理规规律．给给定的器材如下：一倾倾角可以调节调节的长长斜面(如图图所示)、小车车、计时计时器、米尺．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 (1)填入适当的公式或文字，完善以下实验实验步骤骤(不考虑虑摩擦力的影响)： ①让让小车车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记记下所用的时间时间 t. ②用米尺测测量A1与A2之间间的距离x，则则小车车的加速度 a＝________. ③用米尺测测量A1相对对于A2的高度h，设设小车车所受重力为为mg，则则小车车所受的合外力F＝________. ④改变变________，重复上述测测量．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 ⑤以h为为横坐标标，1/t2为纵为纵坐标标，根据实验实验数据作图图．如能得到一条过过原点的直线线，则则可验证验证 “当质质量一定时时，物体运动动的加速度与它所受的合外力成正比”这这一规规律． (2)在探究如何消除上述实验实验中摩擦阻力影响的过过程中，某同学设计设计的方案是： ①调节调节斜面倾倾角，使小车车在斜面上匀速下滑．测测量此时时A1点相对对于斜面底端A2的高度h0. ②进进行(1)中的各项测项测量．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 ③计计算与作图时图时用(h－h0)代替h. 对对此方案有以下几种评论评论意见见： A．方案正确可行 B．方案的理论论依据正确，但利用所给给的器材无法确定小车车在斜面上是否做匀速运动动 C．方案的理论论依据有问题问题，小车车所受摩擦力与斜面倾倾角有关其中合理的意见见是 _____________________________．第三章牛顿顿运动动定律人教版理物第三章牛顿顿运动动定律人教版理物 [思维提升] 在研究加速度与力的关系时，其中力是指物体所受的合外力，因此找到物体所受的合外力是实验研究的关键，然后实验还需测出物体的加速度，而测加速度的方法有多种，如本实验中的利用打点计时器和纸带测量的方法. 第三章牛顿顿运动动定律人教版理物