高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律学案新人教版

这是一份高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律学案新人教版，共12页。学案主要包含了实验目的，实验原理，实验步骤，数据处理，注意事项，误差分析等内容，欢迎下载使用。
1．学会用控制变量法研究物理规律。
2．学会灵活运用图像法处理物理问题。
3．探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。
二、实验原理
如图所示，在探究加速度a与合力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系；再控制小盘和盘中砝码的质量m不变，即力F不变，改变小车的质量M，讨论加速度a与质量M的关系。
三、实验步骤
(1)称量质量：用天平测量小盘的质量和小车的质量M。
(2)安装器材：按图把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。
(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车匀速下滑。这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力沿斜面向下的分力平衡。
(4)小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码。
(5)保持小车的质量M不变，改变小盘和盘中砝码的质量m，重复步骤(4)。
(6)保持小盘和盘中砝码的质量m不变，改变小车质量M，重复步骤(4)。
四、数据处理
(1)在“探究加速度与力的关系”实验中，以加速度a为纵坐标、力F为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点。如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比；
(2)在“探究加速度与质量的关系”实验中，“a与M成反比”实际上就是“a与eq \f(1,M)成正比”，以a为纵坐标、以eq \f(1,M)为横坐标建立坐标系，如果a－eq \f(1,M)图线是一条过原点的直线，就能判断a与M成反比——“化曲为直”法。
注意：两个图像斜率的物理意义：a－F图线的斜率表示小车和车中砝码质量的倒数，即eq \f(1,M)；a－eq \f(1,M)图线的斜率表示小车受到的合力，即小盘和盘中砝码的重力mg。
五、注意事项
(1)平衡摩擦力中的“不重复”：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。
(2)操作中的“一先一后一按”：每次开始时小车应靠近打点计时器，并先接通电源，后放开小车，且应在小车碰到滑轮前按住小车。
(3)作图中的“拟合与舍弃”：要使尽可能多的点在一条直线上，不在直线上的点也要尽可能均匀地分布在直线的两侧，遇到个别偏差较大的点应舍去。
六、误差分析
(1)因实验原理不完善引起误差。以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg＝(M＋m)a；以小车为研究对象得F＝Ma；求得F＝eq \f(M,M＋m)·mg＝eq \f(1,1＋\f(m,M))·mg