（江苏专用）高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 实验4 验证牛顿运动定律教案-人教版高三全册物理教案.doc

实验四验证牛顿运动定律1．实验目的(1)学会用控制变量法研究物理规律。(2)探究加速度与力、质量的关系。(3)掌握运用图象处理问题的方法。2．实验原理用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系可以先保持F不变研究a和M的关系再保持M不变研究a和F的关系。3．实验器材带定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线。4．实验步骤(1)测质量：用天平测出小车的质量M小盘和砝码的总质量m。(2)放长木板：按图把实验器材安装好先不要把悬挂小盘的细绳系在车上。(3)平衡摩擦力：在木板的一端下面垫一木块移动木块的位置直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动。(4)打点：小盘绕过滑轮系于小车上先接通电源后放开小车打完点后切断电源取下纸带。(5)重复：保持小车的质量M不变改变砝码和小盘的质量m重复步骤(4)五次。(6)求a：在每条纸带上选取一段比较理想的部分测加速度a。(7)作a­F的图象：若图象为一过原点的直线证明加速度与力成正比。(8)验证a∝eq\f(1M)：保持砝码和小盘的质量m不变改变小车质量M重复步骤(4)和(6)作a­eq\f(1M)图象若图象为一过原点的直线证明加速度与质量成反比。5．注意事项(1)安装器材时要调整滑轮的高度使拴小车的细绳与木板平行。(2)平衡摩擦力时小车连着穿过打点计时器的纸带但不要把悬挂小盘的细线系在小车上。改变砝码的质量后不需要重新平衡摩擦力。(3)只有小车的质量远大于小盘和砝码的总质量小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。(4)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在小车到达滑轮前按住小车。实验原理与操作本实验的难点是测量小车的合力实验通过两个“替代”关系测量小车的合力使小车合力的测量转化为对悬挂物重力的测量。1．平衡摩擦力——用小车所受的拉力替代合力小车受力为重力、拉力、阻力、支持力平衡摩擦力后使重力、阻力和支持力的合力为零则小车所受的拉力等于小车的合力。2．小车质量(M)远大于悬挂物质量(m)——用悬挂物重力替代小车所受的拉力由牛顿第二定律：系统加速度a＝eq\f(mM＋m)g小车所受的拉力F＝Ma＝Meq\f(mgM＋m)＝eq\f(11＋\f(mM))mg显然当M≫m时F≈mg。eq\o([题组训练])1．(2019·沭阳县修远中学高三月考)在探究“加速度与力和质量的关系”实验时某老师对传统实验进行了改进其实验操作如下：①如图所示先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端调节平板的倾角θ使小车沿斜面向下做匀速直线运动测出沙和沙桶的总质量m；②保持平板倾角θ不变去掉沙和沙桶小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动通过纸带测量其加速度a；③保持小车质量M不变多次改变沙和沙桶的总质量m每次重复①②两步操作得到小车加速度与合力的关系；④多次改变小车的质量进行适当的操作得到小车加速度和质量的关系。(1)在上述实验操作过程中以下说法正确的是________。A．可以用6V以下的直流电源给打点计时器供电B．应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源C．要保持细绳与平板平行D．应让小车从远离定滑轮处开始运动ABCD(4)在操作②中小车所受的合力大小________mg(选填“大于”或“等于”或“小于”)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足沙和沙桶的总质量远小于小车质量。[解析](1)打点计时器使用交流电源故A错误。实验时应先接通电源再释放小车故B错误。实验时应保持细绳与平板平行故C正确。要让小车从靠近定滑轮处开始运动故D错误。(2)因在操作①中满足：Mgsinθ＝f＋mg则在操作④中每次改变小车质量M后需要重新调节平板的倾角θ。(3)在合力不变的条件下加速度与质量成反比所以a­eq\f(1M)图象是过原点的倾斜的直线故A正确B、C、D错误。(4)因在操作①中满足Mgsinθ＝f＋mg则在操作②中小车所受的合力大小F合＝Mgsinθ－f＝mg即小车所受的合力大小等于mg由于小车所受的合力等于悬挂的沙和沙桶的重力则不需要满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量。[答案](1)C(2)需要(3)A(4)等于不需要2．(2019·广东实验中学月考改编)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。(1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外还需要________、________。(2)下列做法正确的是________。A．调节滑轮的高度使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小