1、实验四验证牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律学习目标：学习目标：1、掌握实验原理，理解实验过程，会分析、处理实验数据，、掌握实验原理，理解实验过程，会分析、处理实验数据，知道如何减少实验误差。知道如何减少实验误差。2、以实验为背景，通过改变、以实验为背景，通过改变 实验条件、实验仪器、或巧用实验条件、实验仪器、或巧用 物理规律，进行新的探究活动。物理规律，进行新的探究活动。3、培养学生开放性、探究性、创新性的能力。、培养学生开放性、探究性、创新性的能力。1学会用学会用控制变量法控制变量法研究物理规律。研究物理规律。2探究探究加速度与力、质量加速度与力、质量的关系。的关系。3掌握掌握利用图像利用
2、图像处理数据的方法，并掌握处理数据的方法，并掌握化曲为直化曲为直 的方法。的方法。二、实验原理二、实验原理1、保持质量不变，探究加速度与物体受力的关系。、保持质量不变，探究加速度与物体受力的关系。2、保持物体所受力不变，探究加速度与物体质量的关系。、保持物体所受力不变，探究加速度与物体质量的关系。一、实验目的一、实验目的三、实验装置三、实验装置1、实验器材：小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的、实验器材：小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、打点计时器、低压交流电源、长木板、打点计时器、低压交流电源、天平、刻度尺天平、刻度尺2、实验步骤实验步骤(1)测量：测量：(2)安装：安装：(3)平
3、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，使小车能平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能 匀速匀速下滑下滑.(4)操作：操作：小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源接通电源后后放开小车放开小车，断开电源，取，断开电源，取 下纸带编号码下纸带编号码.保持小车的质量保持小车的质量m不变，改变小盘和砝码的质量不变，改变小盘和砝码的质量m，重复步骤，重复步骤.在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.描点作图，作描点作图，作aF的图象的图象.保持小盘和砝码的质量保持小盘
4、和砝码的质量m不变，改变小车质量不变，改变小车质量m，重复步骤和，作，重复步骤和，作a图图象象.四四.注意事项注意事项(1)平衡摩擦力平衡摩擦力(2)不重复平衡摩擦力不重复平衡摩擦力.(3)实验条件：实验条件：Mm.(4)一先一后一按一先一后一按六六.数据处理数据处理(1)利用利用xaT2及逐差法求及逐差法求a.(2)以以a为纵坐标，为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明点在一条过原点的直线上，说明a与与F成正比成正比.(3)以以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为
5、过原点的直线，就能判定的直线，就能判定a与与m成反比成反比.五五.误差分析误差分析(1)实验原理不完善实验原理不完善：实验用小盘和砝码的总重力：实验用小盘和砝码的总重力mg代替小代替小车的拉力，而实际上小车车的拉力，而实际上小车M所受的拉力要小于小盘和砝码的所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力总重力.(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准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差.实验操作步骤实验操作步骤(1)平衡木块的滑动摩擦力时，砝码桶不能拴在木块上。平衡木块的滑动摩擦力时，砝码
6、桶不能拴在木块上。(2)改变木块质量时，不需要重新平衡摩擦力。改变木块质量时，不需要重新平衡摩擦力。(3)实验过程中，应先接通电源，再放开木块。实验过程中，应先接通电源，再放开木块。实验原理的理解实验原理的理解(1)平衡木块摩擦力后，细绳的拉力即为木块的合外力。平衡木块摩擦力后，细绳的拉力即为木块的合外力。(2)只有满足砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块只有满足砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块和木块上砝码的总质量时，细绳的拉力才近似等于砝码桶及桶内上砝码的总质量时，细绳的拉力才近似等于砝码桶及桶内砝码的总重力。砝码的总重力。利用图像分析实验结果利用图像分析实验结果(1)因没有平衡摩擦力
7、，因没有平衡摩擦力，aF图线为不图线为不过原点的倾斜直线。过原点的倾斜直线。(2)利用利用aF图线的斜率、截距的意义图线的斜率、截距的意义比较比较m、的大小。的大小。利用图像利用图像分析分析a、F间间的关系及的关系及误差分析误差分析(1)保持小车质量不变时，保持小车质量不变时，aF图像应为一条过原点的直线。图像应为一条过原点的直线。(2)aF图像不过原点可能是平图像不过原点可能是平衡小车摩擦力时没有达到实验衡小车摩擦力时没有达到实验要求所致。要求所致。例例33(2016江门模拟江门模拟)如图实如图实413所示是某同学探究加速度所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个
8、光电门与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B。滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由处由静止释放。静止释放。练习练习1 1(2016广东第二次大联考广东第二次大联考)(1)如图实如图实416甲所示的装甲所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和砂桶等组成。光置由气垫导轨、两个光电门、滑块和砂桶等组成。光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的时间电门可以测出滑块分别通过两个光电门的时间t1和和t2，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离导轨标尺可以测出两个光电门间的距离L，游标卡尺测，游标卡尺测量遮光片的宽度量遮光片的宽度d，另用天平测出滑块和砂桶，另用天平测出滑块和砂桶(装砂装砂)的的质量分别为质量分别为M和和m，回答下列问题：，回答下列问题：解析解析
