牛顿第二定律实验

物理必修1第四章牛顿运动定律班级: 姓名: 使用时间

第三节探究牛顿第二定律

课型：实验课制作人: 审核：高一物理备课组

1•知识与技能

(1)以实验为基础，通过观察、测量、归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系•培养学生的实验能力、概括能力和分析推理能力。

(2)认识到实验在物理学中的地位和作用。

2.过程与方法

(1)采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究；运用列表法处理数据；根据实验数据，归纳、推理实验结论(定量分析)。

(2)经历科学探究过程，认识科学探究的意义，培养学生科学探究的意识和方法。

3•情感态度与价值观

(1 )体验探索牛顿第二定律过程中的艰辛与喜悦，养成科学严谨的治学态度。

(2 )学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。

1、实验器材：小车，一端带有定滑轮的平板，钩码，砝码若干，细线，打点计时器，纸带，刻度尺

2、实验原理：以小车为研究对象，小车的运动可以通过研究与小车相连的纸带上的点的运动而得出；小车的拉力由绳子下面悬挂的钩码的重力来确定；采用控制变量法研究三个物理量间的数量关系。

3、加速度、质量、力三者之间的关系，采用的方法是__________________

4.实验时为什么要平衡摩擦力？ _____________________________________________

怎样平衡摩擦力？____________________________________________________

5•如果a-F, a-1/m图象，并不严格地位于某条直线上，或直线并非准确地通过原点，可能的原因是

6、实验中我们采取了近似处理：近似认为小车的拉力大小等于绳子下面悬挂的钩码的重力。这要求钩码的质量远小

于小车的质量。

【探究一】加速度与力的关系

（一）实验步1。用天平测量出小车的质量。

2将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止。

3调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。在细线的一段连接一个钩码，小车和打点计时器连接好纸带。

4打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。

5保持小车质量不变，改变钩码质量，进行第四步的相同操作，得到又一条纸带。重复三到五次，然后对所得纸带进行分析。

（二）数据分析：设计表格，把同一物体在不同力作用下的加速度填在下面的表格中

（三）.由以上数据作出a-F图象

（四）.结论：当m 不变时，a与F的关系是： ______________________

（五）•思考：怎样测量（或比较）物体的加速度?

【探究二】加速度跟质量的关系

（一）实验步骤：1。用天平秤测量出小车的质量

2将打点计时器固定在平板的一端，同时把这一端适当垫高，直到小车在平板上均匀下滑为止

3调节平板另一端定滑轮的高度，保证细线与平板平行。在细线的一段连接一个钩码，小车和打点计时器连

接好纸带。

4打开电源，让小车从顶端自由滑下，得到一条纸带。

5保持钩码质量不变，在小车上放置砝码，改变小车质量，进行第四步相同操作，得到又一条纸带，重复三到五次，然后对所得纸带进行分析。

（二）数据分析：设计表格，把不同物体在相同力作用下的加速度填在下面的表格中 实验数

加速度a 小车质量

m

1

2

3

4

（三）.由以上数据作出 a-m 图象和a-1/m 图象

（四） ______________________________________________________________ .结论：当 F —定时，a 与 m 的关系是：

（五） 思考：怎样提供并测量物体所受的恒力？

典型例题2――利用例3图甲所示的装置做 验证牛顿第二定律”实验，甲同学根据实验数据画出的小车的加 速度a 和小车所受拉力 F 的图像为图中的直线 I ,乙同学画出的 a — F 图像为下图中的直线 n .直线I 、n 在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可 能正确的是（）

叫 I A 、实验前甲同学没有平衡摩擦力;

B 、 甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了； 型例题1在验证牛顿第二定律”实验中，研究加速度与力的关系时得到如图所示的图 试

分析其原因.

典

C、实验前乙同学没有平衡摩擦力；

D、乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了.

课堂达标

1、在探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了平衡摩擦力，需要在长木板的下面垫一木块（木块垫在

没有滑轮的一端），反复移动木块的位置，直到测出小车所拖纸带上的各个相邻记数点之间的距离都_______________ 为止•这时小车在斜面上所做的是______________ 运动，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车的

________平衡.

2、图为探究加速度与力、质量的关系”实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、

E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,各计数点间距离如图中所示，单位是cm.小

车的加速度为 _______ m / s2.

/ ABC D £ F G7

3、用如图甲所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系•实验中认为细绳对小车的作用力F等于砂

和桶的总重力，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F,用打点计时器测出小车的加速度a,得出

若干组F和a的数值，然后根据测得的数据作a—F图线•一学生作出如图乙所示的图线，发现横轴上的截

距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于实验中没有进行什么步骤？（图在例1右侧）