北京市延慶縣第三中學高中物理 實驗專題探究 驗證牛頓第二定律

1、驗證牛頓第二定律一、實驗內(nèi)容復(fù)習1、基本問題思考驗證牛頓第二定律的實驗原理是什么？只有當才有為什么砂桶總質(zhì)量m要遠遠小于小車總質(zhì)量M（m最好不要超過M）實驗原理1保持小車總質(zhì)量M不變，2保持砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量m不變， 該實驗需要測量哪些量？各用什么測量工具？為什么要用墊塊墊高木板？實驗器材 小車；砝碼；小桶及砂；細繩；附有滑輪的長木板；墊塊；交流電源；紙帶及復(fù)寫紙；打點計時器；導線；天平；毫米刻度尺等 此時，是否可以同時測砂桶質(zhì)量m ？實驗步驟1、測質(zhì)量M如何組裝實驗裝置？實驗前為何要平衡摩擦力？如何平衡？2、組裝實驗裝置 反復(fù)移動、靜止、利用打點計時器需要重復(fù)操作的步驟是什么？為什么要改變砂桶質(zhì)

2、量？改變砂桶質(zhì)量后是否需要重新平衡摩擦力？為什么？ 3、保持小車總質(zhì)量M不變，測多組aF數(shù)據(jù)，同時記錄數(shù)據(jù)4、保持砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量m不變，測多組a-數(shù)據(jù)，同時記錄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理（1）（2）圖像法：描點作圖 系統(tǒng)誤差和偶然誤差原理、摩擦力平衡、質(zhì)量測量、記數(shù)點間距測量、紙帶和細繩不嚴格與木板平行等需要重復(fù)操作的步驟是什么？為什么要改變小車總質(zhì)量？改變小車總質(zhì)量后是否需要重新平衡摩擦力？為什么？ 如何利用紙帶測出a？為何要作出a-圖像，而不是a-M圖像？有什么好處？aF和 a-圖像斜率的物理意義分別是什么？誤差的來源？若摩擦力平衡不準確對圖像有何影響？實驗中應(yīng)注意些什么？2、拓展問題研究若砂桶總質(zhì)量m

3、不夠小，則aF和 a-圖像是什么樣的？二、基本實驗練習3.答案：1、（1）C D ；墊塊、刻度尺 2、（1）F；三、實驗方法遷移創(chuàng)新1、某同學設(shè)計了如題22圖3所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來制定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)?；瑝K和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m，實驗中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運動，重力加速度g取10ms2。為測量滑塊的加速度，須測出它在A、B間運動的 與 ，計算的運動學公式是 ；根據(jù)牛頓運動定律得到與的關(guān)系為：他想通過多次改變，測出相應(yīng)的值，并利用上式來計算。若

4、要求是的一次函數(shù)，必須使上式中的 保持不變，實驗中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于 ；實驗得到與的關(guān)系如題22圖4所示，由此可知= （取兩位有效數(shù)字）位移、時間；m+m、滑塊上；0.23（0.21-0.25）2、請完成以下兩小題。（1）某同學設(shè)計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別于彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d0開始時講模板置于處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0,以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后

5、，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間。木板的加速度可以用、表示為= ；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是（一種即可） 。 改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖象能表示該同學實驗結(jié)果的是 。 用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是 。A.可以改變滑動摩擦力的大小B.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C.可以比較精確地測出摩擦力的大小D.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度【答案】 C BC【解析】由于，且x=d，所以 由于加速度。所以a-F1圖象C正確BC3、為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規(guī)

6、律，某同學采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實驗裝置（如圖所示）。實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力。（1）往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車 （選填“之前”或“之后”）接通打點計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點。（2）從紙帶上選取若干計數(shù)點進行測量，得出各計數(shù)點的時間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表：時間t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s-1)0.120.190.230.260.280.29請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像。（3）通過對實驗結(jié)果的分析，該同學認為：隨著運動速度的增加，小車所受的空氣阻力將變大，你是否同意他的觀點？請根據(jù)v-t圖象簡要闡述理由?！敬鸢浮浚?）之前 （2）（如右圖）（3）同意，在v-t圖象中，速度越大時加速度越小，小車受到的合力越小