验证牛顿第二定律(实验)[优质ppt]
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例题讲解
例 1 图 15－1 是某同学做验证牛顿第二定律的实验 时正要打开电源进行实验的情况．指该同学的几个错误．
例 1 (1)未平衡摩擦力；(2)应使用低压交流电源；(3) 拉小车的细线应与木板平行；(4)小车应靠近打点计时 器；(5)打点计时器应置于木板右端
[点评] 本实验中，平衡摩擦力是重要的一步，如果 没有平衡摩擦力，小车的加速度就不能与拉力 F 成正比， 导致实验失败．使用直流电源则无法让打点计时器正常 工作．每次实验时，小车应尽量靠近打点计时器，并应 先接通电源．
（双选）在验证牛顿第二定律的实验中，以下说法正确的是
( BD ) A.平衡摩擦力时，重物应用细线通过定滑轮系在小车上 B.实验中始终保持小车和砝码的质量远远大于重物的质量 C.实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内 砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速 度与质量成反比 D.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中 纸带也要受到阻力
3.平衡摩擦力:小车的尾部挂上纸带,纸带穿过打点计时器的限位孔,将木板 无滑轮的一端稍微垫高一些,使小车在不挂小盘和砝码的情况下,能沿木板 做匀速直线运动.这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡. 在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下,可以近似认为小盘和 砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小。
a mg M m
F M mg M m
当M﹥﹥m时，可近似认为小车所受的拉力T等于 mg。
2、控制变量法：
2、控制变量法： （1）保持小车的质量M不变，改变m （即拉力）的大 小，测出相应的a，探究a与F的关系； （2）保持m（即拉力）不变，改变M的大小，测出小 车运动的加速度a，探究a与M的关系．
果图象是一条过原点的直线,便证明加速度与作用力成正比.再记录
各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M,然后建立直角坐标系,用
纵坐标表示加速度a,横坐标表示总质量的倒数 1 ,描点画a 1 图象,
M
M
如果图象是一条过原点的直线,就证明了加速度与质量成反比.
六、注意事项
六、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,并要让小车拖着纸带运动. 2.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的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.
变式题 BD [解析] 平衡摩擦力时，纸带必须连 好，细线则不能系在小车上，故 A 错，D 对；小车和 砝码的总质量应远大于重物的质量，故 B 对；若横坐 标表示小车和车内砝码的总质量，则 a－M 图是双曲线， 不是直线，故 C 错．
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装
置如图 15－4 甲所示． (1)在小车某次运动过程中，打出了一条纸带如图 15－4
五、数据处理
1.需要计算各种情况下所对应的小车加速度,可使用“研究匀变速
直
线运动”的 x 方法:先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离,
T2
根2.需要记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F,然后建立直角坐
据标公系式,用a纵= 坐标计表算示加加速速度度. a,横坐标表示作用力F,描点画a F图象,如
【例2】在探索a与F、m关系的实验中备有下 列器材：
A．打点计时器；B．天平；C．秒表；D．低 压交流电源；E．电池；F．纸带； G．细绳、 砝码、小车、砂和桶。 其中多余的器材是_____C__E________． 缺少的器材是_附__有_定__滑__轮__的__长_木__板__、__刻__度__尺_．
让小车在木板上滑动打出纸带.计算砝码和小车的总质量M,并由纸
带计算出小车对应的加速度。
7.改变小车上砝码的个数,重复步骤6,并将所对应的质量和加速度
填入表(二)中.
实验次数
表(一)
加速度a/(m·s-2)
小车受力F/N
1
2
3Leabharlann Baidu
4
实验次数
1 2 3
表(二)
加速度a/(m·s-2)
小车和砝码的总质量 M/kg
三．实验器材
三．实验器材 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木
板，小盘，细绳，夹子，低压交流电源，导线，天平，刻度尺， 砝码。
四、实验步骤(如图所示)
1.用天平测量小盘的质量m0和 小车的质量M0。
2.把一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点 计时器固定在长木板上远离滑轮的一端,连接好电路。
4.把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码,先接通电源,再让小车拖着 纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力，即 为小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速 度填入表(一)中。
5.改变小盘内砝码的个数,重复步骤4,并多做几次.
6.保持小盘内的砝码个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,
4.改变拉力和小车与砝码质量后,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或过疏,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.
实验四验证牛顿定律
一、实验目的
1.学会用控制变量法研究物理规律. 2.验证牛顿定律. 3.掌握利用图象处理数据的方法.
二、实验原理 1、利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制 变量法研究加速度与力和质量的关系。如图所示，通过适当的调 节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到：
例 1 图 15－1 是某同学做验证牛顿第二定律的实验 时正要打开电源进行实验的情况．指该同学的几个错误．
例 1 (1)未平衡摩擦力；(2)应使用低压交流电源；(3) 拉小车的细线应与木板平行；(4)小车应靠近打点计时 器；(5)打点计时器应置于木板右端
[点评] 本实验中，平衡摩擦力是重要的一步，如果 没有平衡摩擦力，小车的加速度就不能与拉力 F 成正比， 导致实验失败．使用直流电源则无法让打点计时器正常 工作．每次实验时，小车应尽量靠近打点计时器，并应 先接通电源．
（双选）在验证牛顿第二定律的实验中，以下说法正确的是
( BD ) A.平衡摩擦力时，重物应用细线通过定滑轮系在小车上 B.实验中始终保持小车和砝码的质量远远大于重物的质量 C.实验中如果用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内 砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速 度与质量成反比 D.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中 纸带也要受到阻力
3.平衡摩擦力:小车的尾部挂上纸带,纸带穿过打点计时器的限位孔,将木板 无滑轮的一端稍微垫高一些,使小车在不挂小盘和砝码的情况下,能沿木板 做匀速直线运动.这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡. 在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下,可以近似认为小盘和 砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小。
a mg M m
F M mg M m
当M﹥﹥m时，可近似认为小车所受的拉力T等于 mg。
2、控制变量法：
2、控制变量法： （1）保持小车的质量M不变，改变m （即拉力）的大 小，测出相应的a，探究a与F的关系； （2）保持m（即拉力）不变，改变M的大小，测出小 车运动的加速度a，探究a与M的关系．
果图象是一条过原点的直线,便证明加速度与作用力成正比.再记录
各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M,然后建立直角坐标系,用
纵坐标表示加速度a,横坐标表示总质量的倒数 1 ,描点画a 1 图象,
M
M
如果图象是一条过原点的直线,就证明了加速度与质量成反比.
六、注意事项
六、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,并要让小车拖着纸带运动. 2.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的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.
变式题 BD [解析] 平衡摩擦力时，纸带必须连 好，细线则不能系在小车上，故 A 错，D 对；小车和 砝码的总质量应远大于重物的质量，故 B 对；若横坐 标表示小车和车内砝码的总质量，则 a－M 图是双曲线， 不是直线，故 C 错．
“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装
置如图 15－4 甲所示． (1)在小车某次运动过程中，打出了一条纸带如图 15－4
五、数据处理
1.需要计算各种情况下所对应的小车加速度,可使用“研究匀变速
直
线运动”的 x 方法:先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离,
T2
根2.需要记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F,然后建立直角坐
据标公系式,用a纵= 坐标计表算示加加速速度度. a,横坐标表示作用力F,描点画a F图象,如
【例2】在探索a与F、m关系的实验中备有下 列器材：
A．打点计时器；B．天平；C．秒表；D．低 压交流电源；E．电池；F．纸带； G．细绳、 砝码、小车、砂和桶。 其中多余的器材是_____C__E________． 缺少的器材是_附__有_定__滑__轮__的__长_木__板__、__刻__度__尺_．
让小车在木板上滑动打出纸带.计算砝码和小车的总质量M,并由纸
带计算出小车对应的加速度。
7.改变小车上砝码的个数,重复步骤6,并将所对应的质量和加速度
填入表(二)中.
实验次数
表(一)
加速度a/(m·s-2)
小车受力F/N
1
2
3Leabharlann Baidu
4
实验次数
1 2 3
表(二)
加速度a/(m·s-2)
小车和砝码的总质量 M/kg
三．实验器材
三．实验器材 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木
板，小盘，细绳，夹子，低压交流电源，导线，天平，刻度尺， 砝码。
四、实验步骤(如图所示)
1.用天平测量小盘的质量m0和 小车的质量M0。
2.把一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点 计时器固定在长木板上远离滑轮的一端,连接好电路。
4.把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码,先接通电源,再让小车拖着 纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力，即 为小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速 度填入表(一)中。
5.改变小盘内砝码的个数,重复步骤4,并多做几次.
6.保持小盘内的砝码个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,
4.改变拉力和小车与砝码质量后,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或过疏,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.
实验四验证牛顿定律
一、实验目的
1.学会用控制变量法研究物理规律. 2.验证牛顿定律. 3.掌握利用图象处理数据的方法.
二、实验原理 1、利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制 变量法研究加速度与力和质量的关系。如图所示，通过适当的调 节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到：