验证牛顿运动定律
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中的基本定律之一，描述了物体在外力作用下的运动规律。
验证牛顿运动定律的实验是物理学教学中的重要内容之一，通过实验可以直观地观察到物体的运动状态，进而验证运动定律的准确性。
一、验证牛顿第一定律的实验：牛顿第一定律也被称为惯性定律，指出物体在没有外力作用下，将保持静止或匀速直线运动。
为验证这一定律，可以进行以下实验。
实验一：通过验针和玻璃筒验证牛顿第一定律。
实验步骤：1. 将顶部开口较小的玻璃筒竖直放置在水平桌面上。
2. 在玻璃筒内插入一根细长的验针，使其静止不动。
3. 快速而突然地用力推动玻璃筒，使其迅速脱离验针。
结果观察：玻璃筒迅速脱离验针后，验针继续保持静止不动。
实验原理：根据牛顿第一定律的描述，没有外力作用时，物体将保持静止或匀速直线运动。
在实验中，玻璃筒在受到外力推动后，迅速脱离验针，而验针则由于惯性而继续保持静止。
实验二：用弹簧测力计验证牛顿第二定律。
实验步骤：1. 将弹簧测力计垂直拴在支架上。
2. 将一根细线系在弹簧测力计下方的钩子上，另一端系在小物体上。
3. 在水平桌面上用力拉动小物体，同时记录测力计示数。
结果观察：拉动小物体时，弹簧测力计的示数会随着拉力的增加而增加。
实验原理：根据牛顿第二定律的描述，物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
在实验中，拉动小物体时，弹簧测力计示数的增加表明了作用力的增加，从而验证了牛顿第二定律的准确性。
三、验证牛顿第三定律的实验：牛顿第三定律描述了物体间相互作用的规律，指出任何两个物体间的相互作用力大小相等、方向相反。
为验证这一定律，可以进行以下实验。
实验三：用气球和水管验证牛顿第三定律。
实验步骤：1. 将一根细水管一端连接在一只充满气体的气球上，另一端放入水中。
2. 放气球时，观察气球和水管的相互作用。
结果观察：气球放气时，气球会向上运动，而水管会向下运动。
除了以上实验，还可以通过其他实验创新来验证牛顿运动定律。
实验4 验证牛顿运动定律
图(a)
第三章
命题点一 命题点二
实验4 验证牛顿运动定律
必备知识 关键能力 对应演练
-16-
(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的 小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。 (2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码 仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同 时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图 象,经数据处理后可得到相应的加速度a。
第三章
实验4 验证牛顿运动定律
必备知识 关键能力 对应演练
-6-
七、注意事项 1.平衡摩擦力:适当垫高木板的右端,使小车的重力沿斜面方向的 分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在平衡摩擦力时,不要把悬 挂小盘的细绳系在小车上,让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速 运动。 2.不重复平衡摩擦力。 3.实验条件:m0≫m'。 4.一先一后一按:开始时小车应尽量靠近打点计时器,先接通电源, 后释放小车,在小车到达滑轮前按住小车。
;E 点的瞬时速度等于 DF 段的平均速度,故 =1.39 m/s;
1 1 1
=
③设小车质量为 M,小车受到拉力为 F,由牛顿第二定律有
F=(m+M)a;所以,������ =
������
+ ������ ,则������ -m 图象的斜率为������,故 F=������ ,纵轴截距
为 b= ������ =kM,所以,M=������ 。
第三章
命题点一 命题点二
实验4 验证牛顿运动定律
必备知识 关键能力 对应演练
-7-
教材原型实验 典例1(2019· 湖南醴陵二中月考)如图1为验证牛顿第二定律的实 验装置示意图。图中打点计时器的电源为50 Hz 的交流电源,在小 车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一 定的条件下,物体的加速命题点二
牛顿的法则之秘牛顿定律实验与牛顿定律解析
牛顿的法则之秘牛顿定律实验与牛顿定律解析在物理学领域，牛顿的三大运动定律被广泛应用于描述力学系统中的物体运动。
这三条定律包括惯性定律、运动定律和作用与反作用定律。
本文将详细介绍这些定律的实验验证以及对其解析。
一、实验验证牛顿的第一定律-惯性定律牛顿的第一定律，即惯性定律，陈述了一个物体在受力平衡状态下，将保持静止或匀速直线运动的性质。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验。
实验材料：1. 光滑水平的桌面2. 一个小木块3. 一根绳子4. 一个弹簧测力计实验步骤：1. 将桌面上的小木块置于绳子的一端，并将绳子的另一端固定在桌子上。
2. 用弹簧测力计测量绳子上的拉力。
3. 缓慢地将小木块移动一段距离，并保持恒定速度。
4. 在记录拉力数据的同时，观察小木块的运动状态和测力计的读数。
实验结果：根据实验数据观察，当小木块以恒定速度运动时，测力计的示数保持不变。
这表明没有额外的力作用于小木块，验证了牛顿的第一定律。
二、实验验证牛顿的第二定律-运动定律牛顿的第二定律，也称为运动定律，描述了力、质量和加速度之间的关系。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验。
实验材料：1. 光滑水平的桌面2. 一个小木块3. 一个弹簧测力计4. 一个力计实验步骤：1. 将小木块放置在光滑桌面上，并将其连接到弹簧测力计。
2. 施加一个恒定力于小木块，然后记录测力计的示数。
3. 改变施加力的大小，再次记录测力计的示数。
4. 将测力计的示数和施加力之间的关系进行分析和比较。
实验结果：根据实验数据的分析，我们发现测力计的示数与施加力成正比。
这验证了牛顿的第二定律，即当施加力增加时，物体的加速度也会增加。
三、实验验证牛顿的第三定律-作用与反作用定律牛顿的第三定律，也称为作用与反作用定律，说明了每一个作用力都会有一个与之大小相等、方向相反的反作用力。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验。
实验材料：1. 可移动的轮椅2. 光滑水平的地板3. 一个人实验步骤：1. 将轮椅放在光滑地板上，并让人坐在上面。
实验四： 验证牛顿运动定律
实验四： 验证牛顿运动定律, 注意事项1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，且要让小车拖着纸带匀速运动。
2．实验条件：小车的质量M 远大于小盘和砝码的总质量m 。
3．操作要领：改变拉力和小车质量后，每次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，且应在小车到达定滑轮前按住小车。
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 ＝M M ＋m ·mg ＝11＋m M·mg ＜mg ，本实验用小盘和砝码的总重力mg 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
考点一 教材原型实验考向1 实验原理与实验操作(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车上C ．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D ．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度E ．用托盘和盘内砝码的重力作为小车和车上砝码受到的合外力，为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量(3)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数1M为横坐标，小车的加速度a 为纵坐标，在坐标纸上作出的a -1M关系图线如图甲所示。
高中物理课件10-4 实验：验证牛顿运动定律
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法
5.数据处理 (1)利用Δx＝aT2及逐差法求加速度 a.
笔记
(2)以 a 为纵坐标，F 为横坐标，描点、画线，若该线为过原点的直线，说明 a 与 F 成正比．
(3)以 a 为纵坐标， 1 为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，则就能判定 a 与 M
10
第4节 实验：验证牛顿运动定律
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法 1.实验原理
笔记
(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．
(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．
(3)作出 a－F 图像和 a－ 1 图像，确定其关系． M
2.实验器材
小车、砝码、小盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、
适当的位置垫上一块薄木块，反复移动木块的位置，
直至小车能沿长木板做匀速直线运动，打出点迹分
布分布均匀的纸带；
第4节 实验：验证牛顿运动定律
一、基本实验方法 (4)操作：
笔记
①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源后，再取下纸
带，并对纸带进行编号；
②保持小车的质量 M 不变，改变小盘和砝码的总质量 m，重复步骤①；
第4节 实验：验证牛顿运动定律
二、实验考法总结
笔记
考法三：考法二的实验中，若不平衡摩擦力，可利用该实验装置测量滑块与木板间的动摩 擦因数.
实验原理：小车质量 M 保持不变，改变钩码的质量，测得多组数据，作出 F－a 图像，如 图所示.
对小车受力分析，由牛顿第二定律得 F－Ff＝Ma，解得 F＝Ma＋μMg， 由图像截距得 b＝μMg，解得μ＝ b .
第三章实验四验证牛顿运动定律
二、实验原理 探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方
法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不 变，讨论加速度a与力F的关系，再控制砝码和小盘的质量 不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关 系． 三、实验器材
打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑 轮的长木板，小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、 导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．
6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点， 测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值．
7．用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在 坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上，便证 明了加速度与作用力成正比． 8．保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也
需作好记录)，重复上述步骤，用纵坐标表示加速度a， 横坐标表示小车砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据 实验结果画出相应的点，如果这些点是在一条直线上， 就证明加速度与质量成反比．
几位同学的实验数据: F = 0.05N（固定）
a （m/s2）
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2
0
0.05
0.1
0.15
0.20
F(N)
a（m/s2）
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05
0
100
200
300
400
m/g
a（m/s2）
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05
6．作图时两轴标度比例要选择适当．各量须采用国际单 位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小 些．
7．为提高测量精度，可以采取下列措施： (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的 地方 找一个起点． (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点 起，每隔四个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时 间间隔为T＝0.1秒．
实验4 验证牛顿运动定律
(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为 7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。 量出相邻的计数点之间的距离分别为：xAB＝4.22 cm、xBC＝ 4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm，xEF＝5.91 cm，xFG＝
6.34 cm。已知打点计时器的工作频探究高考命题视角 以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目， 不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性、设计性 等特点。 视角 1 实验器材的改进
替代 气垫导轨― ― → 长木板
视角2 数据处理方法的改进
小车的加速度可以利用传感器，借助于计算机来处理 视角3 实验方案的改进
m乙 x1 1 2 Ft2 (3)由 x＝ at 及 F＝ma，可得 m＝ ，故有 ＝ ，即 m 乙＝ 2 2x m甲 x2 x1 x1 m 甲· ，所以若以乙车的质量 m 为纵坐标、 为横坐标，该直 x2 x2 线的斜率为 m 甲，即甲车的质量。
答案
(1)反比
(2)平衡摩擦力
乙
(3)甲车
【变式训练】 3．如图7甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。
2
1 C. t
1 D. 2 t
解析
(1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，
由图知第5条刻度线与主尺对齐，d＝2 mm＋5×0.05 mm＝2.25 mm；(2)应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误 差，选项A正确；应将气垫导轨调节水平，且保持拉线方向与 木板平面平行，此时拉力等于合力，选项B、C正确；拉力是直
①在两个小桶中装入适量细沙，并使两桶质量 (含沙子)相同； ②两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释 放两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照。
实验验证牛顿运动规律
在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车
能匀速下滑．
4．操作： (1)小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上， 先接通电源后放开小 车，取下纸带编号码． (2)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 (1)． (3)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度 a. (4)描点作图，作 a－ F 的图象． (5)保持砝码和小盘的质量 m′不变，改变小车质量 m，重复步 1 骤 (1)和(3)，作 a－ 图象． m
三、误差分析 1．系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力 m′g 代替小车 的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的 总重 力．
2．偶然误差：摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点
间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都 会引起误 差．
实验原理与实验操作
某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质 量的关系．
M＋ m ． ①a－F 图象斜率的物理意义是____________
②你认为把砂桶的总重力 mg 当做合力 F 是否合理？ 合理 答：__________ ．(选填“合理”或“不合理”)
③本次实验中，是否应该满足 M≫m 这样的条件？
否 答：__________( 选填“是”或“否”)；
理由是
因为实验的研究对象是整个系统,系统受到的合力就等于mg ． ____________________________________________________
F合 变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a＝ M＋ m mg 1 ＝ ，可见 a－F 图象斜率的物理意义是 ，系统的 M＋ m M＋ m 合力就等于所悬挂砂桶的总重力 mg，不必满足 M≫m 这样 的条件． (2)向小车内添加或去掉部分砂子， 是改变系统的总质量 M＋ m， 而系统的合力仍等于所悬挂砂桶的总重力 mg， 保证了合 力不变．
物理实验技术中牛顿运动定律的验证方法
物理实验技术中牛顿运动定律的验证方法引言：牛顿运动定律是经典力学的基础理论，广泛应用于物理学的各个领域。
正确验证牛顿运动定律在实验中的适用性，对于提高实验技术水平和深化对物理规律的理解具有重要意义。
本文将介绍几种常见的物理实验技术中验证牛顿运动定律的方法，以及这些方法的原理和实验步骤。
一、万有引力实验验证牛顿第二定律万有引力是牛顿力学中的一项重要定律，描述了物体间通过引力相互作用的规律。
通过测量地球上自由下落物体的加速度，并由此得到物体自身质量，可以验证牛顿第二定律。
实验过程如下：1. 在垂直方向上设置一个垂直刻度尺，用来测量自由下落物体的高度。
2. 用一个轻质且可自由下落的物体，如一个小球，通过滑轨从不同高度自由下落，并记录下落时间。
3. 根据自由下落的时间和高度，计算出物体的竖直方向的加速度。
4. 根据牛顿第二定律的公式 F=ma，将物体的质量和加速度代入，得到物体所受的合力。
5. 考虑到该实验中只有重力作用在物体上，根据牛顿万有引力定律F=G(m1*m2)/r^2，结合物体质量和合力，可以求解出万有引力常数 G。
通过这个实验，我们验证了牛顿第二定律在物体自由下落过程中的适用性，并进一步验证了万有引力定律。
二、线性运动实验验证牛顿第一定律牛顿第一定律描述了物体在无外力作用下的运动状态。
通过线性运动实验，我们可以验证牛顿第一定律的适用性。
实验过程如下：1. 在一个光滑的水平面上，放置一个受力小车，保证其能够无阻力地滑动。
2. 在小车上放置一个小物体，如一个金属块。
3. 施加一个力作用在小车上，让其以恒定速度运动。
4. 记录小车的速度和施加的力的大小。
5. 根据牛顿第一定律的公式 F=ma，将所施加的力和物体质量代入，求解得到加速度。
6. 如果所施加的力和测得的加速度相等，说明物体运动状态是恒定的，即验证了牛顿第一定律。
通过这个实验，我们验证了牛顿第一定律在物体恒定速度运动中的适用性。
三、平面运动实验验证牛顿第三定律牛顿第三定律描述了物体间相互作用力的平衡关系。
验证牛顿运动实验报告
验证牛顿运动实验报告1. 实验目的本实验的目的是验证牛顿第一、第二和第三定律。
通过对物体的运动进行观察、测量和分析，以达到理解和验证这些定律的目的。
2. 实验器材- 弹簧测力计- 砝码组- 平衡杆- 支架- 纸张- 笔3. 实验原理3.1 牛顿第一定律牛顿第一定律，也称为惯性定律，指出当物体受到合外力的作用时，将产生加速度。
即F = m ×a，其中F 表示合外力，m 表示物体的质量，a 表示物体所获得的加速度。
3.2 牛顿第二定律牛顿第二定律与物体的加速度和施力之间的关系密切相关。
其表达式为F = ma，其中F 表示合外力，m 表示物体的质量，a 表示物体所获得的加速度。
3.3 牛顿第三定律牛顿第三定律即作用力与反作用力相等，方向相反。
当物体受到外力作用时，物体对外界也会产生等大反向的力。
4. 实验步骤1. 将支架搭建好，并将平衡杆固定在支架上。
2. 使用弹簧测力计将砝码组悬挂在平衡杆的一端。
3. 在纸张上绘制一个坐标系，并记录时间与位置的关系。
4. 初始时，将平衡杆放在平衡位置上，记录物体的初始位置。
5. 将平衡杆从平衡位置释放，并记录物体的运动过程中的位置变化和时间变化。
6. 根据记录的数据，绘制出物体的运动曲线，并分析曲线的特点。
5. 数据分析根据实验记录的数据，我们计算出物体在不同时间点的加速度，并与施加在物体上的合外力进行对比。
经过计算和分析，我们得到如下结论：1. 物体在受力作用下的加速度与所施加的合外力成正比。
2. 物体的质量与加速度呈反比关系。
3. 物体所受外力与物体施加在外界的反作用力相等，且方向相反。
这些结论验证了牛顿的运动定律，特别是牛顿第二定律与第三定律。
6. 实验结论通过对牛顿运动实验的观察和分析，我们得出以下结论：1. 牛顿第一定律是物体在无外力作用下保持静止或匀速直线运动的定律。
2. 牛顿第二定律描述了物体受到外力作用时的加速度与施力之间的关系。
3. 牛顿第三定律指出任何作用力都伴随着等大反作用力，方向相反。
验证牛顿运动定律
牛顿第二定律
总结词
描述物体加速度与作用力之间的线性 关系。
详细描述
牛顿第二定律，即F=ma，表示物体 的加速度与作用在物体上的力成力的作用是相互的。
详细描述
牛顿第三定律指出，对于任何作用力，都有一个大小相等、方向相反的反作用 力。
02
CATALOGUE
将小车放在斜面上，通 过滑轮和砝码使小车受
到恒定的外力作用。
进行实验
释放小车，记录小车的 运动轨迹和时间，同时 使用测力计测量作用力
的大小。
数据处理
根据测量数据计算加速 度、力和质量，分析实 验结果与牛顿运动定律
的符合程度。
03
CATALOGUE
数据收集与分析
数据采集
实验设备
选择合适的实验设备，如 计时器、位移传感器等， 以确保能够准确测量物体 的运动数据。
环境误差
实验环境的变化，如温度、湿度等 环境因素引起的误差。
03
02
操作误差
实验操作过程中，由于操作不规范 或操作失误引起的误差。
数据处理误差
在数据处理过程中，由于数据处理 方法或计算错误引起的误差。
04
05
CATALOGUE
结论与展望
结论总结
01
牛顿运动定律是经典力学的基 础，通过实验验证这些定律的 有效性对于物理学的发展具有 重要意义。
实验设计
实验目的
1 2
验证牛顿第一定律
通过实验观察和数据分析，验证物体在无外力作 用下的运动状态，即静止或匀速直线运动。
验证牛顿第二定律
通过实验测量和计算加速度、力和质量的关系， 验证F=ma的正确性。
3
验证牛顿第三定律
通过实验观察和数据分析，验证作用力和反作用 力大小相等、方向相反、作用在同一直线上的规 律。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是经典力学的基础，包括了三个定律，分别是质点的惯性定律、质点受力定律和作用-反作用定律。
这些定律给出了质点力学的基本规律，描述了质点在各种情况下的运动状态。
为了验证这些定律，可以进行一系列实验。
第一个定律是质点的惯性定律，也叫作惰性定律。
该定律表明，一个物体如果没有受到外力作用，将保持静止或匀速直线运动。
要验证这个定律，可以进行以下实验。
实验一：将一个小物体放在光滑的水平桌面上，观察它的运动。
如果物体始终保持静止或匀速直线运动，就可以验证这个定律。
如果物体出现加速度或改变方向的情况，则说明受到了外力的作用。
实验二：在水平桌面上放置一个小推车，用弹簧测力计测量推车所受的力，并记录推车的加速度。
通过对不同质量的推车进行实验，测量不同力和加速度的关系，可以验证受力定律。
实验三：在桌面上放置一个气垫船，用弹簧秤挂在气垫船上，然后放盒子在气垫船上。
通过测量盒子和气垫船之间的力的大小和方向，可以验证作用-反作用定律。
除了以上常见的实验之外，还可以通过一些实验创新来验证牛顿运动定律。
比如可以设计一个弹簧悬挂系统，通过观察悬挂物体在不同外力作用下的振动情况，来验证质点的运动状态与受力的关系；或者设计一个滑轮系统，通过观察滑轮上的不同力的作用下，相互作用力的关系，来验证作用-反作用定律。
牛顿运动定律的验证可以通过一系列简单的实验来完成。
这些实验不仅能够帮助学生理解物体的运动规律，还可以培养学生观察、实验、分析和解决问题的能力。
通过实验创新，可以更加深入地理解和应用牛顿运动定律，提高学生的实验设计和创新能力。
物理现象牛顿运动定律的实验验证
物理现象牛顿运动定律的实验验证关键信息项：1、实验目的：验证牛顿运动定律2、实验设备与材料：列举所需的仪器和材料3、实验步骤：详细描述实验操作流程4、数据记录与处理：说明如何记录和分析实验数据5、误差分析：分析可能导致实验误差的因素6、安全注意事项：强调实验过程中的安全要点1、引言本协议旨在详细阐述对物理现象中牛顿运动定律的实验验证过程，以确保实验的准确性和可靠性。
11 牛顿运动定律简介牛顿第一定律：任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
牛顿第二定律：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。
牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一直线上，大小相等，方向相反。
2、实验目的通过实验操作和数据分析，验证牛顿运动定律的正确性，并加深对其的理解和应用。
3、实验设备与材料31 轨道小车32 砝码33 打点计时器34 纸带35 细绳36 滑轮37 天平38 刻度尺4、实验步骤41 实验准备将轨道小车放置在水平桌面上，调整滑轮的高度，使细绳与轨道平行。
安装打点计时器，并连接电源。
42 验证牛顿第一定律让小车在没有外力作用的情况下在轨道上滑行，观察其运动状态是否保持匀速直线运动。
43 验证牛顿第二定律431 在小车上放置不同质量的砝码，通过细绳跨过滑轮连接重物，改变拉力的大小。
432 启动打点计时器，记录小车的运动情况，得到纸带。
433 测量纸带各点之间的距离，计算小车的加速度。
434 分析加速度与拉力、质量之间的关系，验证牛顿第二定律。
44 验证牛顿第三定律将两辆相同的小车放在轨道上，中间用弹簧连接。
推动一辆小车，观察另一辆小车的运动情况，验证作用力与反作用力的大小和方向关系。
5、数据记录与处理51 设计数据记录表格，包括实验次数、小车质量、拉力大小、加速度、作用与反作用力的大小等。
52 对纸带进行测量和分析，计算小车的加速度。
53 绘制加速度与拉力、质量的关系曲线，进行线性拟合，得出相关系数。
验证牛顿运动定律
实验（4）验证牛顿运动定律知识梳理一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律；2．验证牛顿第二定律；3．掌握利用图象处理数据的方法．二、实验原理与方法1．验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿运动定律，即F＝Ma，当研究对象有两个以上的参量发生变化时，设法控制某些参量使之不变，而研究另外两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法．本实验中有力F、质量M和加速度a三个变量，研究加速度a与F及M 的关系时，先控制质量M不变，讨论加速度a与力F的关系；然后再控制力F不变，讨论加速度a与质量M的关系．2．实验中需要测量的物理量和测量方法是：小车及砝码的总质量M；用天平测出．小车受到的拉力F认为等于托盘和砝码的总重力mg．小车的加速度a利用纸带根据Δs=aT2计算．三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺、砝码．四、实验步骤及数据处理1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把数值记录下来．图3-4-12．按如图3-4-1所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．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在斜面方向上的分力平衡．4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4．在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4．6．重复步骤5两次，得到三条纸带．7．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值．8．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比．9．保持小盘和砝码的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．交流与思考:若由实验结果画出的小车运动的a-F 图线是一条并不过原点的直线，说明实验中存在什么问题？图线的斜率有何物理意义？实验中并不画出a-M 图线，而是画出Ma 1-图线，这包含了哪些物理思想方法？ 提示:a -F 图线是一条并不过原点的直线，说明F 并不是小车受到的合外力．若图线在F 轴上有截距，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；若图线在a 轴正向有截距，说明平衡摩擦力过度，此时图线的斜率表示M1． 由牛顿第二定律可知，a 与M 成反比，所以a-M 图线并不是直线．为了减小实验误差，也为了将曲线转化为便于研究的直线，画出Ma 1-图线，这包含了物理学中化曲为直的思想方法，此时图线的斜率表示F ．五、注意事项1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，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．3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．4．改变拉力和小车质量后，每次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，且应在小车到达滑轮前按住小车．5．作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.6．作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．7．为提高测量精度（1）应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点．（2）可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T ＝0.1 s ．六、误差分析1．质量的测量误差纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.2．因实验原理不完善造成误差本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力（实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力），存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差就越小．3．平衡摩擦力不准造成误差在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外；其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．交流与思考：为何小盘及砝码的重力不等于绳子的拉力？如何才能减小由此造成的测量误差？提示：令小车带上纸带在斜面上平衡阻力后挂上小盘，使小车和小盘一起加速运动时绳的拉力大小为T ，小车总质量为M ，小盘及砝码总质量为m ，它们的加速度为a ，由牛顿第二定律，对M 有T =Ma对m 有mg -T =ma 联立解得g Mm m g mM Mm T +=+=1 可见，欲使T ≈mg ，则必有0→M m ，故有m ≤M 为条件．实验操作中一般保持M >20m ，否则，系统误差较大．典例精析1．实验原理及操作【例1】 在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图3-4-2所示的实验装置．图3-4-2小车及车中砝码的质量用M 表示，盘及盘中砝码的质量用m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．（1）当M 与m 的大小关系满足______________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a 与质量M 的关系，应该作a 与______________的图象．（3）如图3-4-3（a ）所示为甲同学根据测量数据作出的aF 图线，说明实验存在的问题是___________________________________________________________________________．（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F 图线如图3-4-3（b ）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？图3-4-3思路点拨：从实验原理入手，对照本实验的操作要求，弄清各图象的物理意义，讨论实验中处理数据的方法．解析：（1）当M >>m 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力．（2）因由实验画的a-M 图象是一条曲线，难以判定它所对应的函数式，从而难以确定a 与M 的定量关系 所以在实验中应作Ma 1-图象而不是a-M 图象来分析实验结果． （3）图（a ）甲同学根据测量数据作出的a-F 图线没有过原点，图象交于F 轴上一点，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F 图线，两图象的斜率不同，说明两个同学做实验时的小车及车上砝码的总质量不同．答案：（1）M >>m （2）M1 （3）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 （4）两小车及车上的砝码的总质量不同2．实验数据处理与误差分析【例2】 某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中，不改变拉力，只改变物体的质量，得到了如下表所示的几组数据，其中第3组数据还未算出加速度，但对应该组已打出了纸带，如图3-4-4（长度单位：cm ），图中各点为每5个打点选出的计数点（两计数点间还有4个打点未标出）．图3-4-4（1）请由纸带上的数据，计算出缺少的加速度值并填入表中（小数点后保留两位数）．（2）请在图3-4-5中建立合适的坐标，将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上，并作出平滑的图线．（3）由图象得出的结论是：_________________________________．图3-4-5思路点拨：物体的加速度可以由纸带利用逐差法求得．为了便于研究a 与M 之间的关系，可以作出Ma 1 图象，图象为直线说明物体在拉力一定时加速度与质量成反比． 解析：（1）a 的计算利用逐差法2222222m/s 99.0m/s 101.0903.6298.20929)()(9)()()(=⨯⨯⨯-=-=++-++=-+-+-=-Tx x T x x x x x x T x x x x x x a OC OFBC AB OA EF DE CDBC EF AB DE OA CD （2）描点绘图，如图3-4-6所示．图3-4-6（3）由图象知Ma 1-图象是一条直线，即在拉力一定时，物体的加速度与质量成反比． 答案：（1）0.99 （2）如图3-4-6所示（3）在拉力一定时，物体的加速度与质量成反比（与质量的倒数成正比）点评：验证牛顿第二定律，主要是验证力、加速度与质量三者间的关系，可以将实验数据分别通过数学公式验证是否符合牛顿第二定律即可，也可将实验数据描绘在图象中，结合实验数据和实验操作仔细分析实验中存在的系统误差和偶然误差．【例3】 若测得某一物体质量M 一定时，a 与F 的有关数据资料如下表所示．（1）根据表中数据，在图3-4-7所示坐标中画出a-F 图象．图3-4-7（2）根据图象判定： M 一定时，a 与F 的关系为______________________________．图3-4-8解析：本题主要考查“验证牛顿运动定律”实验的数据处理方法及结果分析．若a与F成正比，则图象是一条过原点的直线．同时，因实验中不可避免地出现误差，则在误差允许范围内，图象是一条过原点的直线即可．连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予以考虑，如图3-4-8所示．答案：（1）见解析图（2）正比关系。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是经典力学的基石，通过实验验证可以更好地理解和应用这些定律。
本文将介绍一些常见的牛顿运动定律的实验及实验创新方法。
一、牛顿第一定律实验牛顿第一定律也被称为惯性定律，即物体在不受力作用时将保持匀速直线运动，或保持静止状态。
我们可以通过一些简单的实验来验证这一定律。
1. 空气减阻实验将一个小球放在水平桌面上，用手指快速推动小球，观察小球受到的阻力和滑动距离之间的关系。
实验结果表明，小球在没有外力作用下将保持匀速直线运动。
二、牛顿第二定律实验牛顿第二定律描述了力和物体加速度之间的关系，可以通过以下实验进行验证。
1. 物体质量与加速度的关系在水平面上放置一块木板，将一定质量的物体放在木板上，然后用手迅速推动木板，观察物体受到的加速度和施加的力之间的关系。
实验结果表明，物体的加速度与施加的力成正比，并与物体的质量成反比。
2. 用弹簧测力计测力将弹簧测力计固定在水平面上，然后悬挂一定质量的物体在测力计的弹簧上，记录下测力计示数。
然后增加物体的质量，再次记录示数。
根据牛顿第二定律的公式F=ma，可以得到测力计示数与物体质量成正比。
1. 棒球与篮球的碰撞实验将一个篮球和一个棒球放在桌面上，用手迅速推动篮球，使其撞击到静止的棒球，观察两个球的运动情况。
实验结果表明，篮球和棒球之间产生的力与反作用力大小相等，方向相反。
2. 摆球实验将一根线固定在天花板上，线底部悬挂一个小球，然后用手使小球偏离平衡位置，并将其释放。
观察小球的运动情况。
实验结果表明，小球在释放后来回摆动，并继续保持平衡位置，这是由于小球与线之间产生的力和反作用力。
实验创新方法：除了上述经典的实验，我们还可以创新一些实验方法来验证牛顿运动定律。
1. 创新测力仪器可以使用压敏电阻、弯曲传感器等新型传感器来制作测力仪器，用于测量物体所受的力。
2. 利用摄像机和图像处理技术可以使用高速摄像机和图像处理技术来记录和分析物体的运动轨迹，从而研究物体的加速度和作用力之间的关系。
牛顿运动定律的实验验证
牛顿运动定律的实验验证牛顿运动定律，作为经典力学的基石，影响了现代科学的发展。
这三个定律描述了物体运动的规律，从而使人们能够预测和解释物体在空间中的运动。
本文将围绕牛顿运动定律展开，探讨实验验证的重要性和方法。
牛顿第一定律，也称为惯性定律，表明物体在没有外力作用下将保持匀速直线运动或保持静止状态。
为了验证这一定律，我们可以进行简单的实验。
首先，准备一个水平光滑的桌面，并在上面放置一个小球。
当我们用手指轻轻推动球一段距离后，球将开始匀速滑行，直到摩擦力使其停下。
这个实验结果符合牛顿第一定律的预测，即物体在没有外力作用下将保持匀速直线运动。
接下来，我们来探讨牛顿第二定律的实验验证。
牛顿第二定律表明，物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
为了验证这一定律，我们可以设计一个简单的实验。
首先，准备一个小的推车，上面放置一个重物。
然后，用一根弹簧吊住推车，并将其与墙面相连。
当我们施加不同大小的力推动推车时，记录下推车的加速度和所受力的大小。
通过对实验数据的分析，我们可以发现加速度与力成正比，与推车的质量成反比，验证了牛顿第二定律的预测。
最后，我们来讨论牛顿第三定律的实验验证。
牛顿第三定律表明，对于每一个作用力，都有一个相等大小、方向相反的反作用力。
为了验证这一定律，我们可以进行如下实验：将两个相同质量的弹簧挂在一个支架上，同时将两个弹簧上方分别连接两个质量相同的小球。
然后，用手拉动其中一个小球，观察另一个小球的运动情况。
实验结果显示，当一个小球向左运动时，另一个小球向右运动，两者的加速度和反向力大小相等，这符合牛顿第三定律的预测。
通过对牛顿运动定律的实验验证，我们可以更深入地理解物体运动的规律。
这些实验不仅使我们对牛顿运动定律的科学原理有了更直观的认识，也为我们解释和预测现实世界中各种物体的运动提供了依据。
然而，需要注意的是，实验验证并非一劳永逸的事情。
随着科学技术的进步，我们可以设计更复杂、更精确的实验来验证牛顿运动定律，并对其中的细节进行更加深入的研究。
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新
验证牛顿运动定律教材实验及实验创新牛顿运动定律是物理学中的基本定律之一，它描述了物体运动时所受到的力和物体运动状态之间的关系。
为了证明牛顿运动定律的正确性，学生需要进行一些实验以检验定律的适用性。
本文将介绍几个常见的牛顿运动定律实验及实验创新。
一、牛顿第一定律实验牛顿第一定律也称为惯性定律，它表明一个物体如果没有外力作用，将继续保持静止或匀速直线运动的状态。
为了验证这一定律，可以进行如下实验：准备材料：一根粗细均匀的细木条，一张桌子，一本书或任何重物，一块平滑的纸片。
实验步骤：1. 将细木条平放在桌子上，并将书放在细木条上方。
2. 用手指将细木条迅速划出，让书保持静止状态。
3. 缓慢将细木条向外推动，使书缓慢滑动到桌子边缘并落地。
4. 重复进行以上操作，将纸片放在书和细木条之间。
实验结果及分析：在未放置纸片时，书会继续滑动并落地，这是因为物体会继续保持之前的运动状态，直到有外力作用改变它的运动状态。
当在书和细木条之间放置纸片时，书的运动状态受到了外力的影响，因而停止了滑动。
这个外力来自于摩擦力，阻止了书的运动，这说明物体处于静止状态需要外力作用。
准备材料：一张桌子，一些选定重量的物品，一条弹簧。
1. 将弹簧固定在桌子上，并在弹簧下端悬挂一个质量为m的物品。
2. 测量和记录弹簧的伸长程度和物品的质量。
3. 更换不同的物品质量，重复上述步骤。
4. 将得到的数据绘制成伸长程度与物品质量的图表，计算出每个物品的加速度。
通过实验数据的统计分析，可以发现加速度与施力的大小成正比，与物品的质量成反比。
即a∝F/m。
牛顿第三定律也称为作用-反作用定律，它表明每一个物体在受到作用力时都会产生一个大小相等、方向相反的反作用力。
为了验证这一定律，可进行如下实验：准备材料：两个手掌，一架弹弓，弹珠。
1. 将弹珠放在弹弓上，拉开弹簧，用手指扣动弹珠，使其飞出。
2. 在飞行中的弹珠前方伸出一只手掌，使弹珠撞在手掌上并停止运动。
实验验证牛顿运动定律
❖ 答案：(1)0.16(0.15也算对) (2)见图10
❖ 图10 ❖ (3)未计入砝码盘的重力
❖ 高分通道
❖ (1)审题要细心，每5个点取一个计数点， 故T＝0.1 s，而不是0.02 s.
❖ (2)描点要细心，不可用折线连接各点．
❖ (3)以小车为研究对象研究a－F关系时， 为减小系统误差，要求满足m≪M的条件， 故很容易认为本题中图线不过原点的原因 就是未满足m≪M，从而失分．由题述实 验操作过程可知，在实验中是以小车、砝 码和砝码盘组成的系统为研究对象，不存 在上述系统误差，而表格中只把砝码的重 力作为系统所受合外力，显然是不妥的 .
❖ 8．保持砂和桶的质量不变，在小车上加
放砝码(也需记录好)，重复上面的实验步
骤，求出相应的加速度，用纵坐标表示加
速度a，横坐标表示质量的倒数
，
根据实验结果描出相应的点，如果这些点
在一条直线上，就证明了加速度与质量成
反比．
❖ 四、数据处理
❖ 1．把小车在不同力作用下产生的加速度 填在下表中：
❖ 由以上数据画出它的a—F关系图象如图2 所示．
❖ (3)物体的质量M为多少？产生加速度的力 为多大？
❖ 解析：本题主要考查用图象法处理实验数 据的能力．
❖ (1)建立坐标系，确定标度，描点画出， 得出a－F图象和a－ 图象分别如图4甲、 乙所示．
图4
❖ 答案：（1）见解析图 （2）正比 反比 （3）0.50Kg
❖ 4.02N
❖ 【例2】 某学习小组的同学在用打点计 时器探究物体的加速度与物体的质量之间 的关系实验中，不改变拉力，只改变物体 的质量，得到了如下表所示的几组数据， 其中第3组数据还未算出加速度，但对应 该组已打出了纸带，如图5所示(长度单位： cm)，图中各点为每打5个点选出的计数 点(两计数点间还有4个打点未标出).
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(4)如图(甲)为某次实验打出的一条纸带,纸带上每四个计时点记为一个计数点,
按时间顺序,取0,1,2,3,4,5,6七个计数点,用刻度尺量出1,2,3,4,5,6点到0点
的距离(单位:cm),分别标注在相应的计数点的下方,则小车的加速度a= (结果保留三位有效数字). m/s2
解析:(4)因为 T=0.08 s,则根据Δx=aT ,小车的加速度为
要答出其中的两点即可)
(2)乙同学将上述装置调整正确后进行实验,在实验中得到如图(乙)所示的一条
纸带,图中相邻两计数点之间还有四个点没有画出,由图中的数据可算得小车加
速度为 m/s2.(保留两位有效数字)
解析:(2)图中相邻两计数点之间的时间间隔为 T=0.1 s,根据Δx=aT 得
(10.05 6.21 2.86) 102 2 2 a= m/s =0.49 m/s . 2 2 0.1
解析:(3)根据题
应该将木板的右端垫高 ,平衡摩擦力 ;③小车离定滑轮太近 (离打点计时器较
远 ), 小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远 ,这样便于小车运动 较长的时间,从而能获取较多数据,准确测量小车的加速度,减小误差.
答案 :(1) 用的是直流电源 ; 木板的右端没有垫高 ; 小车离打点计时器太远 ( 只
点,一般为平衡摩擦力时操作不当.
题组冲关
1.(2018·安徽合肥质检)某实验小组在做“探究加速度与力、质量的关系”实 验中, (1)在闭合开关之前,甲同学将实验器材组装成图(甲)所示.请指出该装置中的 错误或不妥之处(只要答出其中的两点即可): .
解析 :(1)①打点计时器应该用交流电源 ( 图中干电池为直流电源 );②本实验
(2)实验中,已经测出小车的质量为M,沙和沙桶的总质量为m,若要将沙和沙桶的
总重力大小作为小车所受拉力F的大小,这样做的前提条件
是 .
mg , M m
解析:(2)根据牛顿第二定律得,mg=(M+m)a,解得 a=
Mmg mg = , m M m 1 M
则绳子的拉力 F=Ma=
可知当沙和沙桶的总质量远小于小车质量时,小车所受的拉力等于沙和沙桶 的总重力,所以应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于小车的质量. 答案:(2)m≪M
2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳
不严格与木板平行都会引起误差.
核心探究
探究点一
通法悟道·拓宽思路
基础性实验
【典例1】 在“验证牛顿运动定律”实验中,采用如图所示的装置图进行实验.
(1)对小车进行“平衡摩擦力”操作时,下列必须进行的是
(填字母
序号).
A.取下沙和沙桶 B.在空沙桶的牵引下,轻推一下小车,小车能做匀速直线运动
x36 x03 x06 2 x03 (19.70 2 6.45) 102 2 2 a= = = m/s =1.18 m/s . 2 3T 2 9T 2 9 0.08
2
答案:(4)1.18
(5)在满足实验条件下,某同学得到了如图(乙)的图线(M为小车和砝码的总质
量),图线在纵轴上截距不为零的原因是
2
答案:(2)0.49
(3) 丙同学在利用上述调整好的装置进行实验中 ,保持沙和沙桶的总质量不
变,小车自身的质量为M且保持不变,改变小车中砝码的质量m,并测出小车中 1 放不同质量砝码时所对应的加速度a,以m为横坐标, 为纵坐标,在坐标纸上 a 1 作出如图(丙)所示的 -m关系图线,图中纵轴上的截距为 b,则小车受到的 a 拉力大小为 .
实验四
验证牛顿运动定律
实验基础 核心探究
实验基础
解读实验·萃取精华
●注意事项 1.平衡摩擦力:在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上,即不要给 小车加任何牵引力,且要让小车拖着纸带匀速运动. 2.实验条件:小车的质量M远大于小盘和砝码的总质量m. 3.操作要领:改变拉力和小车质量后,每次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,且应在小车到达定滑轮前按住小车.
.
解析:(5)纵截距不为零,即使小车质量M非常大时,小车仍有加速度,说明小车
不受拉力作用时也具有加速度,因此可以断定平衡摩擦力时长木板倾角过大.
答案:(5)长木板倾角过大
方法技巧 实验中的注意点
(1)改变木块质量时,不需要重新平衡摩擦力.
(2)平衡木块摩擦力后,细绳的拉力即为木块的合外力.
(3)由实验作出 a-F 图像或 a1 图像,图线一般为直线且通过原点,若不过原 M
●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 1 m)a;以小车为研究对象得 F=Ma;求得 F= ·mg= ·mg<mg,本实验用小 m M m 1 M 盘和砝码的总重力 mg 代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和 砝码的总重力.
C.小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时,打点计时器的电源应断开
D.把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度 解析:(1)平衡摩擦力时使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平 衡,故A,D项正确,B项错误;为确定小车是否为匀速运动,需要通过纸带上点迹
是否均匀来判断,故C项错误.
答案:(1)AD
(3)在实验操作中,下列说法正确的是 (填序号). A.求小车运动的加速度时,可用天平测出沙和沙桶的质量M′和m′,以及小车质 量M,直接用公式a=g求出 B.实验时,应先接通打点计时器的电源,再放开小车 C.每改变一次小车的质量,都需要改变垫入的小木块的厚度 D.先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不变,研究加 速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系 解析:(3)本实验是“探究加速度和力、质量的关系”,所以不能把牛顿第二 定律当成已知的公式来使用,故A错误;使用打点计时器时,应该先接通电源, 后释放纸带 ,故 B正确 ;平衡摩擦力后有μ=tan θ,小车质量改变时 ,总满足 mgsin θ=μmgcos θ,与小车质量无关,所以不用再次平衡摩擦力,故C错误; 本实验采用控制变量法,故D正确. 答案:(3)BD