實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓第二定律

關(guān)于實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓第二定律第1頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹俊糠治鯽、F合、m的關(guān)系。二、【實(shí)驗(yàn)原理】

研究方法：

控制變量法

B．F一定時(shí)，a與m的定量關(guān)系

A．m一定時(shí)，a與F的定量關(guān)系第2頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三◆．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):

——參考方案一：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車：研究對(duì)象，可用天平稱其質(zhì)量M.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度a.砝碼盤和砝碼：重力mg提供拉力合力F=?GFNFf第3頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三平衡摩擦力：GG1FNfG1平衡摩擦力f。

當(dāng)M≥m時(shí)，可近似認(rèn)為小車所受的拉力T等于mg.第4頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、【實(shí)驗(yàn)器材】——打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，小盤和砝碼，細(xì)繩，低壓交流電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺．四、【實(shí)驗(yàn)步驟】1．用天平測(cè)出小車、砝碼的質(zhì)量M和小盤與砝碼的總質(zhì)量m，把數(shù)據(jù)記錄下來(lái)．2．安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。第5頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【實(shí)驗(yàn)步驟】3．控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將小盤與小車相連（小盤質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車，測(cè)出一組數(shù)據(jù)。4．改變小盤內(nèi)砝碼個(gè)數(shù)，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值，填入表格（一）中。5．保持小盤內(nèi)砝碼個(gè)數(shù)不變，改變小車質(zhì)量，再測(cè)幾組數(shù)據(jù)。并將對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加速度的值，填入表格（二）中。第6頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三五、【數(shù)據(jù)處理】1．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄處理：m一定，a與F關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)F(N)a(m/s2)123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？結(jié)論：m一定時(shí)，

a∝F第7頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【數(shù)據(jù)處理】2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄處理：F一定，a與m的關(guān)系次數(shù)m/kga/m·s-210.4000.86120.5000.69230.7500.47041.0000.35251.2000.2901/mkg-12.502.001.331.000.83m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s

-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1結(jié)論：F一定時(shí)，

a∝1/m第8頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三六、【注意事項(xiàng)】1．在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng)．2．每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出．只有如此，小車受到的拉力才可視為等于小盤和砝碼的總重力．3．改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車．第9頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三【注意事項(xiàng)】4．作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè)．5．作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國(guó)際單位．這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密，誤差會(huì)小些．第10頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三七、【誤差來(lái)源】1．測(cè)量誤差：（1）質(zhì)量的測(cè)量．（2）打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量．2．操作誤差：（1）拉線或紙帶不與木板平行．（2）傾斜角度不當(dāng)，平衡摩擦力不準(zhǔn)．3．原理誤差：本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差.第11頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三實(shí)驗(yàn)誤差分析（1）

【練3—1】在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（1）所示，有兩位同學(xué)通過(guò)測(cè)量作出a－F圖象，如下圖（2）所示甲、乙中的A、B圖線．試分析：（2）

①．A圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是______________________________________；A圖線上部彎曲的原因是________________________________。沒(méi)有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠未滿足盤和砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

②．B圖線在縱軸上有截距的原因是？

平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過(guò)大，小車沿斜面向下分力大于摩擦力，，使尚未對(duì)小車施加力時(shí)，小車已有加速度．第12頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

【題5】為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過(guò)G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？

解析：(1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時(shí)，M應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng)，或推動(dòng)M后能使M勻速運(yùn)動(dòng)(Δt1=Δt2)．直接測(cè)量—光電門第13頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

(2)若取M＝0.4kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是__________．

A．m1＝5g

B．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g解析：

(2)應(yīng)滿足M?m，故m4＝400g不合適．D

(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為_(kāi)_________．由：v1＝D/Δt1，

v2＝D/Δt2，

v22－v12＝2axa=()－()DΔt22DΔt122x可得：直接測(cè)量—光電門第14頁(yè)，共16頁(yè)，2023年，2月20日，星期三◆．小結(jié)：明確幾個(gè)問(wèn)題1．怎么設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?

（1）．測(cè)量哪些量?

（2）．怎么測(cè)量?