驗證牛頓第二定律

1、第1頁共9頁實驗實驗4：驗證牛頓第二定律：驗證牛頓第二定律一、實驗目的1學會用控制變量法研究物理規(guī)律。2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3掌握靈活運用圖象處理問題的方法。二、實驗原理控制變量法：在所研究的問題中，有兩個以上的參量在發(fā)生牽連變化時，可以控制某個或某些量不變，只研究其中兩個量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學中研究問題時經(jīng)常采用的方法。本實驗中，研究的參量為F、M和a，可以控制參量M一定，研究a與F的關(guān)系，也可控制參量F一定，研

2、究a與M的關(guān)系。三、實驗器材電磁打點計時器、復寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、低壓交流電源、天平、砝碼、刻度尺、導線。四、實驗步驟1用天平測量小盤的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量M。2把一端附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路。3平衡摩擦力：小車的尾部掛上紙帶，紙帶穿過打點計時器的限位孔，將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，使小車在不掛小盤和砝碼的情況下，能沿木板做勻速直線

3、運動。這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡。在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的條件下，可以近似認為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大小。4把小車停在打點計時器處，掛上小盤和砝碼，先接通電源，再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。5改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù)，重復步驟4，并多做幾次。6保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變，在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量，讓小車在木板上滑動打出紙帶。7改變小車上砝碼的個數(shù)，重復步驟6。

4、五、實驗數(shù)據(jù)的處理方法——圖象法、化曲為直的方法1探究加速度與力的關(guān)系以加速度a為縱坐標，以F為橫坐標，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，看圖象是否是通過原點的直線，就能判斷a與F是否成正比。2探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系以a為縱坐標、M為橫坐標，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標系中描點，將會得到如圖甲所示的一條曲線。由圖線只能看出M增大時a減小，但a與M具體是什么關(guān)系，不能得出。若以a為縱坐標、1M為橫坐標，將會得到如圖乙所示的一條過原點的傾斜直線，據(jù)此

5、可判斷a與m成反比。3方法總結(jié)利用圖象處理數(shù)據(jù)是物理實驗中常用的重要方法。在實驗中如果發(fā)現(xiàn)一個量x與另一個量y成反比，那么，x就應與成正比。因為在處理數(shù)據(jù)時，判斷正比例函數(shù)圖象比判斷一條曲線是否為反1y比例函數(shù)圖象要簡單和直觀得多，所以可以將反比例函數(shù)的曲線轉(zhuǎn)化為正比例函數(shù)的直線進行處理。六、注意事項1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力。在平衡摩擦力時，不要把懸掛

6、重物的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動。2實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變重物質(zhì)量，還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。3每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于重物質(zhì)量的條件下打出。只有如此，重物重力才可視為小車受到的拉力。第3頁共9頁Hz，則小車的加速度a＝______ms2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。圖2解題要點：命題研究三、創(chuàng)新實驗設

7、計的考查【題例3】(2012江西六校聯(lián)考)某實驗小組設計了如圖(a)所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條aF圖線，如圖(b)所示。(1)圖線________是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的(選填“①”或“②”)。(2)滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m＝____kg；滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝________。解題要點：

8、(a)(b)1“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示。(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。計時器打點的時間間隔為0.02s。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度a＝______ms2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度

9、a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力FN0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(ms－2)0.691.181.662.182.70請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在下圖中作出aF的關(guān)系圖象。(3)根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點。請說明主要原因。2(2013安徽師范高中聯(lián)考)在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時，采用如圖甲所示的實驗裝置。小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝