实验验证牛顿运动定律

(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率为50 Hz，则小车的加速 度a＝___0_.4_2___m/s2。(结果保留二位有效数字)。
4．实验条件：M≫m只有如此，小盘和砝码的总重力才可视 为小车受到的拉力。
5．一先一后一按住：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，后放开 小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。
6．作图：作图时两轴标度比例要适当，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。
热点一 实验原理与基本操作 【例1】 图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂
和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中 用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
图1
(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力， 先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来 还需要进行的一项操作是____B____(填正确答案标号)。 A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸 带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的 牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打 点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小 车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶， 轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
图4
(1) 根 据 该 同 学 的 结 果 ， 小 车 的 加 速 度 与 钩 码 的 质 量 成 __非__线__性__(填“线性”或“非线性”)关系。 (2) 由 图 (b) 可 知 ， a － m 图 线 不 经 过 原 点 ， 可 能 的 原 因 是 __存__在__摩__擦__力____。 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小 车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重 力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施 是_调__整__轨__道__倾_ 斜度以平衡摩擦力 钩码的质量应满足的条件是_远__小__于__小__车_ 质量
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。
注意事项 1．实验方法：控制变量法。 2．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小盘，但小车
应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果 在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻 力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3．不重复平衡摩擦力：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。
热点二 实验数据处理与误差分析 【例2】 (2014·新课标全国卷Ⅰ，22)某同学利用图4(a)所
示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩 码的质量m的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车 (含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻 质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之 相连的计算机得到。回答下列问题：
4、操作： ①小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源再 松开小车，取下纸带计算小车所受合外力F和加速度a ②保持小车质量不变，改变砝码的质量，重复以上步骤 ③保持小盘砝码总质量不变，改变小车的质量M，重复 步骤①
四、数据处理
六、误差分析
1．因实验原理不完善引起的误差：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
实验四 验证牛顿运动定律
一、实验目的
1、探究加速度a与力F、质量M的关系 2、学会用控制变量法研究物理规律 3、掌握利用图像处理数据的方法
二、实验原理 1、控制质量M不变，探究加速度a与力F的关系 2、控制力F不变，探究加速度a与质量M的关系
三、实验步骤
1、称 2、安装器材：按照如图所示装置把实验器材安 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：在长木板的不带定滑轮的一端 下面垫上一块薄木块，反复移动薄木板的位置， 直至小车在斜面上运动时可以保持匀速下滑．
(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是 ___C_____(填正确答案标号)。 A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
【变式训练】 2．在探究小车的加速度a与小车质量M和
小车受到的外力F的关系时， (1)探究加速度和力的关系的实验数据 描绘出的a－F图象如图5所示，下列 说法正确的是___B_D____(填正确答案标号)。 图5 A．三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等 B．三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同 C．直线1所对应的小车的质量最大 D．直线3所对应的小车的质量最大
图2
【变式训练】 1．如图3所示，为某同学安装的“验证牛顿第二定律”的实
验装置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的 细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力。 在图示状态下开始做实验。
图3
(1)从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是 ____________________。 (2)若砂和砂桶的质量为m，小车和传感器的总重量为M，做 好此实验__________(填“需要”或“不需要”)M≫m的条件。 解析 (2)不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力， 而接了传感器后细线的拉力可以直接读出。 答案 (1)未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时， 小车离打点计时器太远 (2)不需要