北京市延慶縣第三中學(xué)高中物理 實(shí)驗(yàn)專題探究 驗(yàn)證牛頓第二定律

1、驗(yàn)證牛頓第二定律一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容復(fù)習(xí)1、基本問題思考驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)原理是什么？只有當(dāng)才有為什么砂桶總質(zhì)量m要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量M（m最好不要超過M）實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些量？各用什么測(cè)量工具？為什么要用墊塊墊高木板？實(shí)驗(yàn)器材 小車；砝碼；小桶及砂；細(xì)繩；附有滑輪的長(zhǎng)木板；墊塊；交流電源；紙帶及復(fù)寫紙；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；導(dǎo)線；天平；毫米刻度尺等 此時(shí)，是否可以同時(shí)測(cè)砂桶質(zhì)量m ？實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)質(zhì)量M如何組裝實(shí)驗(yàn)裝置？實(shí)驗(yàn)前為何要平衡摩擦力？如何平衡？2、組裝實(shí)驗(yàn)裝置 反復(fù)移動(dòng)、靜止、利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(cè)多組aF數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)4、保持砂桶內(nèi)砂的質(zhì)量m不變，測(cè)多組a-數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理（1）（2）圖像法：描點(diǎn)作圖 系統(tǒng)誤差和偶然誤差原理、摩擦力平衡、質(zhì)量測(cè)量、記數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)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(cè)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(zhǔn)確對(duì)圖像有何影響？實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)練習(xí)3.答案：1、（1）C D ；墊塊、刻度尺 2、（1）F；三、實(shí)驗(yàn)方法遷移創(chuàng)新1、某同學(xué)設(shè)計(jì)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(dòng)摩擦因數(shù)。滑塊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(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)，重力加速度g取10ms2。為測(cè)量滑塊的加速度，須測(cè)出它在A、B間運(yùn)動(dòng)的 與 ，計(jì)算的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是 ；根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到與的關(guān)系為：他想通過多次改變，測(cè)出相應(yīng)的值，并利用上式來計(jì)算。若

4、要求是的一次函數(shù)，必須使上式中的 保持不變，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將從托盤中取出的砝碼置于 ；實(shí)驗(yàn)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(shí)間；m+m、滑塊上；0.23（0.21-0.25）2、請(qǐng)完成以下兩小題。（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)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(xì)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(cè)出間距d0開始時(shí)講模板置于處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0,以此表示滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間。木板的加速度可以用、表示為= ；為了減小測(cè)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(shí)驗(yàn)，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(xué)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是 。A.可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B.可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C.可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小D.可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)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(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)

6、律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置（如圖所示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(duì)小車運(yùn)動(dòng)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(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。（2）從紙帶上選取若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表：時(shí)間t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s-1)0.120.190.230.260.280.29請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖像。（3）通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該同學(xué)認(rèn)為：隨著運(yùn)動(dòng)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(diǎn)？請(qǐng)根據(jù)v-t圖象簡(jiǎn)要闡述理由。【答案】（1）之前 （2）（如右圖）（3）同意，在v-t圖象中，速度越大時(shí)加速度越小，小車受到的合力越小