驗(yàn)證牛頓第二定律

1、第1頁共9頁實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4：驗(yàn)證牛頓第二定律：驗(yàn)證牛頓第二定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)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(yùn)用圖象處理問題的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理控制變量法：在所研究的問題中，有兩個(gè)以上的參量在發(fā)生牽連變化時(shí)，可以控制某個(gè)或某些量不變，只研究其中兩個(gè)量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究問題時(shí)經(jīng)常采用的方法。本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、復(fù)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(dǎo)線。四、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上遠(yuǎn)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(diǎn)計(jì)時(shí)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(yùn)動(dòng)。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(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下，可以近似認(rèn)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(diǎn)計(jì)時(shí)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(gè)數(shù)，重復(fù)步驟4，并多做幾次。6保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)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(dòng)打出紙帶。7改變小車上砝碼的個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟6。

4、五、實(shí)驗(yàn)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(biāo)，以F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖象，看圖象是否是通過原點(diǎn)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(biāo)、M為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，將會(huì)得到如圖甲所示的一條曲線。由圖線只能看出M增大時(shí)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(biāo)、1M為橫坐標(biāo)，將會(huì)得到如圖乙所示的一條過原點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中常用的重要方法。在實(shí)驗(yàn)中如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)量x與另一個(gè)量y成反比，那么，x就應(yīng)與成正比。因?yàn)樵谔幚頂?shù)據(jù)時(shí)，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(jìn)行處理。六、注意事項(xiàng)1一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個(gè)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(shí)，不要把懸掛

6、重物的細(xì)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(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)。2實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)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(diǎn)：命題研究三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)

7、計(jì)的考查【題例3】(2012江西六校聯(lián)考)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，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(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________。解題要點(diǎn)：

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(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s。從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)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(gè)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點(diǎn)。請(qǐng)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(shí)，采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝