《探究牛顿第二定律》PPT课件.ppt

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1、锦 州 市 黑 山 县 黑 山 中 学 物 理 组 康 红 钢 欢 迎 指 导 交流 1.控 制 质 量 m 不 变 ， 探 究 加 速 度 a与 合 外 力 F的 关 系 ；2.控 制 合 外 力 F 不 变 ， 探 究 加 速 度 a与 质 量 m 的 关 系 ；要 测 定 小 车 的 加 速 度 ， 必 须 首 先 测 定 哪 些 物 理 量 ？ 小 车 运 动 的 位 移 s 小 车 运 动 位 移 s所 用 时 间 t实 验 所 采 用 的 设 计 不 同 ， 小 车 加 速 度 的 计 算 方 法 不 同 。 探 究 牛 顿 第 二 定 律 实 验一 、 实 验 器 材 ： 小 车

2、 、 打 点 计 时 器 、 纸 带 、 一 端 带 滑轮 的 长 木 板 、 细 线 、 砝 码 、 钩 码 、刻 度 尺 、 天 平1、 小 车 质 量 的 测 量 用 。 天 平2、 打 点 计 时 器 的 用 途 是 ： 打 出 纸 带 ，测 量 计 算 小 车 的 加 速 度 。 实 验 装 置 图 如 图 一 个 木 块 正 在 倾 角 为 为 的 三 角 斜 面 上 匀 速 下 滑 ， 试 求 斜 面 的 动 摩 擦 因 数 。 如 果 此 时 给 物 体 加 上 一 个 沿 斜 面 向 下 的 力F， 那 物 体 现 在 受 到 的 合 外 力 是 多 少 ？ N GcosGs

3、in GNmg cos tancossincossin mgNmg 如 何 来 平 衡 摩 擦 力 ？ 我 们 将 长 木 板 倾 斜 一 定 角 度 ， 应 该 等于 arctan ， 此 时 物 体 在 斜 面 上 。 受 到 的 合 外 力 为 0。 做 实 验 时 肯 定 无 法 这么 准 确 ,我 们 只 要 把 木 板 倾 斜 到 物 体 在 斜 面 上大 致 能 够 匀 速 下 滑 （ 可 以 根 据 纸 带 上 的 点 来判 断 ） 实 验 步 骤 :1 用 调 整 好 的 天 平 测 出 小 车 和 小 桶 的 质 量 M和 m ，把 数 据 记 录 下 来 。2 按 如 图

4、 装 置 把 实 验 器 材 安 装 好 ， 只 是 不 把 挂 小 桶 用的 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 垫 块 ， 反 复 移 动 垫 块 的 位 置 ， 直 至 小 车 在 斜 面 上 运动 时 可 以 保 持 匀 速 直 线 运 动 状 态 （ 可 以 从 纸 带 上 打 的点 是 否 均 匀 来 判 断 ） 。4 在 小 车 上 加 放 砝 码 ， 小 桶 里 放 入 适 量 的 砂 ， 把 砝码 和 砂 的 质 量 M和 m 记 录 下 来 。 把

5、 细 线 系 在 小 车 上并 绕 过 滑 轮 悬 挂 小 桶 ,接 通 电 源 ,放 开 小 车 ,打 点 计 时 器在 纸 带 上 打 下 一 系 列 点 ,取 下 纸 带 ,在 纸 带 上 写 上 编 号 .5 保 持 小 车 的 质 量 不 变 ， 改 变 砂 的 质 量 （ 要 用 天 平称 量 ） ， 按 步 骤 4再 做 5次 实 验 。 6 算 出 每 条 纸 带 对 应 的 加 速 度 的 值 。7 用 纵 坐 标 表 示 加 速 度 a， 横 坐 标 表 示 作 用 力 F， 即砂 和 桶 的 总 重 力 (m +m )g， 根 据 实 验 结 果 在 坐 标 平 面上 描

6、 出 相 应 的 点 ， 作 图 线 。 若 图 线 为 一 条 过 原 点 的直 线 ， 就 证 明 了 研 究 对 象 质 量 不 变 时 其 加 速 度 与 它所 受 作 用 力 成 正 比 。8 保 持 砂 和 小 桶 的 质 量 不 变 ， 在 小 车 上 加 放 砝 码 ，重 复 上 面 的 实 验 ， 并 做 好 记 录 ， 求 出 相 应 的 加 速 度 ,用 纵 坐 标 表 示 加 速 度 a， 横 坐 标 表 示 小 车 和 车 内 砝 码总 质 量 的 倒 数 ,在 坐 标 平 面 上 根 据 实 验 结 果 描出 相 应 的 点 并 作 图 线 ， 若 图 线 为 一

7、条 过 原 点 的 直 线 ,就 证 明 了 研 究 对 象 所 受 作 用 力 不 变 时 其 加 速 度 与 它的 质 量 成 反 比 。 MM 1 【 注 意 事 项 】 1.一 定 要 做 好 平 衡 摩 擦 力 的 工 作 ,也 就 是 调 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 受 的 摩 擦 阻 力 .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.实 验

8、 步 骤 2、 3不 需 要 重 复 ,即 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.每 条 纸 带 必 须 在 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 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.改 变 拉 力 和 小 车 质 量 后 ,每 次 开 始 时 小 车 应 尽量 靠

9、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 分 布 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 至 于 过 密 ,误 差 会 小 些 . 7.为 提 高 测 量 精 度 (1)应 舍 掉 纸 带 上 开 头 比 较 密 集 的 点 ,在

10、 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 五 个 点 标 出 一 个 计 数 点 ,而 相 邻 计 数点 间 的 时 间 间 隔 为 T=0.1 s. 加 速 度 a 与 物 体 所 受 合 外 力 F 成 正 比 。 Fa 即 加 速 度 a 与 物 体 质 量 m 成 反 比 。 ma 1 即即 mFa m aF km aF m aF 交 流 与 思 考 :为 何 小 盘 及 砝 码 的 重 力 不 等 于 绳 子的 拉 力 ？ 如 何 才 能 减 小 由 此 造 成

11、的 测 量 误 差 ？ 提 示 :令 小 车 带 上 纸 带 在 斜 面 上 平 衡 阻 力 后 挂 上小 盘 ,使 小 车 和 小 盘 一 起 加 速 运 动 时 绳 的 拉 力 大 小 为FT,小 车 总 质 量 为 M,小 盘 及 砝 码 总 质 量 为 m,它 们 的 加速 度 为 a,由 牛 顿 第 二 定 律 ,对 M有 FT=Ma 对 m有 mg-FT=ma 联 立 解 得 F T= 可 见 ,欲 使 FT mg,则 必 有 0,故 有 m M为 条 件 .实 验 操 作 中 一 般 保 持 M 20m,否 则 ,系 统 误 差较 大 . gMmmgmMMm 1 Mm 【 误 差

12、 分 析 】 1.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 ,拉 线 或 纸 带 不 与 木 板 平 行 等 都 会造 成 误 差 . 2.因 实 验 原 理 不 完 善 造 成 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 .小 盘 和 砝 码 的 总 质 量 越 接 近 小 车 的 质 量 ,误 差 就 越 大 ;反 之 ,小 盘 和 砝 码 的 总 质 量 越

13、小 于 小 车 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 各 点的 距 离 相 等 . 在 利 用 打 点 计 时 器 和 小 车 来 做 “ 验 证 牛 顿 运 动 定 律 ” 的 实 验 时 ,下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( )A.平 衡 摩 擦 力 时 ,应 将 砝 码 及 盘 内 砝 码 通 过 定

14、 滑 轮 拴 在 小 车 上B.连 接 砝 码 盘 和 小 车 的 细 绳 应 跟 长 木 板 保 持 平 行 C.平 衡 摩 擦 力 后 ,长 木 板 的 位 置 不 能 移 动 D.小 车 释 放 前 应 靠 近 打 点 计 时 器 ,且 应 先 接 通 电 源 再 释 放 小 车解 析 本 题 考 查 实 验 过 程 中 应 注 意 的 事 项 ,选 项 A中平 衡 摩 擦 力 时 ,不 能 将 砝 码 盘 及 盘 内 砝 码 (或 小 桶 )通 过 细 绳 栓 在 小 车 上 ,A错 ;选 项 B、 C、 D符 合 正 确 的 操 作 方 法 ,B、 C、 D对 . BCD 在 探 究

15、 加 速 度 与 物 体 所 受 合 外 力 和 质 量 间 的 关 系 时 ,采 用 如 图 所 示 的 实 验 装 置 ， 小 车 及 车 中 的 砝 码 质 量用 M表 示 ， 盘 及 盘 中 的 砝 码 质 量 用 m 表 示 ， 小 车 的加 速 度 可 由 小 车 后 拖 动 的 纸 带 由 打 点 计 数 器 打 上 的点 计 算 出 ：(1)当 M与 m 的 大 小 关 系 满 足 时 ， 才 可 以认 为 绳 子 对 小 车 的 拉 力 大 小 等 于 盘 和 砝 码 的 重 力 。 纸 带m 打 点 计 数 器Mm M （ 2） 一 组 同 学 在 先 保 持 盘 及 盘

16、中 的 砝 码 质 量 一 定 ,探 究 做加 速 度 与 质 量 的 关 系 ,以 下 做 法 错 误 的 是 :( ) A 平 衡 摩 擦 力 时 ， 应 将 盘 及 盘 中 的 砝 码 用 细 绳 通 过 定滑 轮 系 在 小 车 上 B 每 次 改 变 小 车 的 质 量 时 ， 不 需 要 重 新 平 衡 摩 擦 力 C 实 验 时 ， 先 放 开 小 车 ， 再 接 通 打 点 计 时 器 电 源 D 小 车 运 动 的 加 速 度 可 用 天 平 测 出 m 以 及 小 车 质 量 M，直 接 用 公 式 a m g/M求 出 。（ 3） 在 保 持 小 车 及 车 中 的 砝

17、码 质 量 质 量 M一 定 ， 探 究 加速 度 与 所 受 合 外 力 的 关 系 时 ， 由 于 平 衡 摩 擦 力 时 操 作 不当 ， 二 位 同 学 得 到 的 aF关 系 分 别 如 下 图 C、 D所 示 (a是 小 车 的 加 速 度 .F是 细 线 作 用 于 小 车 的 拉 力 )。 其 原 因 分 别 是 ：C图 ： ，D图 ： 。0 Fa C 0 Fa DACD平 衡 摩 擦 力 时 ， 长 木 板 的 倾 角 过 大 了没 有 平 衡 摩 擦 力 或 木 板 的 倾 角 过 小 现 要 验 证 “ 当 质 量 一 定 时 ， 物 体 运 动 的 加 速 度 与 它

18、所受 的 合 外 力 成 正 比 ” 这 一 物 理 规 律 。 给 定 的 器 材 如 下 ：一 倾 角 可 以 调 节 的 长 斜 面 （ 如 图 ） 、 小 车 、 计 时 器 一个 、 米 尺 。填 入 适 当 的 公 式 或 文 字 ， 完 善 以 下 实 验 步 骤 （ 不 考 虑摩 擦 力 的 影 响 ） ： 让 小 车 自 斜 面 上 方 一 固 定 点 A1从 静 止 开 始 下 滑 至 斜 面 底 端 A2，记 下 所 用 的 时 间 t 用 米 尺 测 量 A1与 A2之 间 的 距 离 s， 则 小 车 的 加 速 度a=_。 用 米 尺 测 量 A 1相 对 于 A2

19、的 高 h。 设 小 车 所 受 重 力 为m g， 则 小 车 所 受 的 合 外 力 F _。A1 A22s/t2 m gh/s 改 变 ， 重 复 上 述 测 量 。 以 h为 横 坐 标 ， 1 / t2 为 纵 坐 标 ， 根 据 实 验 数 据 作 图 。如 能 得 到 一 条 过 原 点 的 直 线 ， 则 可 以 验 证 “ 当 质 量 一定 时 ， 物 体 运 动 的 加 速 度 与 它 所 受 的 合 外 力 成 正 比 ”这 一 规 律 。 斜 面 倾 角 （ 或 填 h的 数 值 ） 在 探 究 加 速 度 与 物 体 质 量 、 物 体 受 力 的 关 系 实 验 中

20、 ，实 验 装 置 如 图 乙 所 示 ： 一 木 块 放 在 水 平 光 滑 长 木 板 上 ，左 侧 拴 有 一 不 可 伸 长 的 细 软 线 ， 跨 过 固 定 在 木 板 边 缘的 滑 轮 与 一 重 物 相 连 ， 重 物 的 质 量 为 m .木 块 右 侧 与 穿过 打 点 计 时 器 的 纸 带 相 连 ， 在 重 物 牵 引 下 ， 木 块 在 木板 上 向 左 做 匀 加 速 运 动 .图 甲 给 出 了 打 点 计 时 器 在 纸 带上 打 出 的 一 些 连 续 的 点 ， 它 们 之 间 的 距 离 分 别 为 S1、 S2、S3、 S4、 S5、 S6， 打 点

21、计 时 器 所 用 交 流 电 周 期 为 T0. 根据 给 以 上 数 据 求 ： 打 点 计 时 器木 块 纸 带重 物 电 源 插 头乙单 位 :（ cm）s1s2 s3 s4 s5 s6甲（ 1） 木 块 的 加 速 度 a= .（ 2） 细 线 对 木 块 的 拉 力 T= .（ 3） 为 了 减 少 误 差 ,你 认 为 应 采 取 什 么 措 施 ? 解 ： （ 1） 木 块 的 加 速 度 ，20 321654 9T )SSS(SSSa ）（ 2） 细 线 对 木 块 的 拉 力 20 331654 9T )SSS()SSS(mm gm am gT （ 3） 为 了 减 少 误 差 , 应 采 取 的 措 施 ： 木 块 的 质 量 应 远 大 于 重 物 的 质 量 ；实 验 前 将 木 板 右 端 稍 垫 高 ， 直 至 木 块 在 细 线 未 挂上 重 物 时 能 沿 木 板 匀 速 下 滑 。