验证牛顿第二定律实验

创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．验证牛顿第二定律．3．掌握利用图象处理数据的方法．创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容二．实验原理：利用砝码和小盘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上述两组关系．mgaMmMFmgMm当M》m时，可认为F≈mgMmMaFmaFmgMgfFMgcosaFnMgsina无关）与解得：MauauMgaMg(tancossinmgF创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容三．实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板，小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．纸带作用：天平作用：用逐差法测量小车加速度测量小车和小盘质量创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容四、实验步骤1．用天平测出小车和小盘的质量M和m，把数值记录下来．2．按照如图3－3－1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力)．图3－3－1创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容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，反复移动木板的位置，直至拖着纸带的小车在斜面上运动时可以保持状态，判断依据是：4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点．打点完成后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．匀速直线运动纸带上两点间距离都相等。先接通电源创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容5．保持小车及车内砝码的质量不变，在小盘内放入质量为m′的砝码，重复步骤4.在小盘内分别放入质量为m″，…的砝码，再重复步骤4.m′，m″的数值都要记录在纸带上(或表格内)．6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值．创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容7．用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．8．保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也需作好记录)，重复上述步骤，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容五、数据处理1．把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(m·s－2)小车受力F/N1234结论：斜率代表：小车总质量的倒数小车的a与合外力F成正比．创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容2．把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(m·s－2)小车质量M/kg1234结论：斜率代表：小车的合外力或绳子的拉力小车的a与M成反比创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容六.误差分析偶然误差：1.质量的测量误差,纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差,拉线或纸带不与木板平行等.2.平衡摩擦力操作不当系统误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)；小盘和砝码的总质量越接近小车的质量,误差就越大;反之,小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差就越小.创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容由于平衡摩擦力时操作不当，二位同学得到的a―F关系分别如下图C、D所示(a是小车的加速度.F是细线作用于小车的拉力)。其原因分别是：C图：，D图：。0FaC0FaD平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够或长木板的倾角过小创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容试解释下面两个图象弯曲原因mgaMmMFmgMm创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容例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．解析(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创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容【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_______________．缺少的器材是________________________．CE附有定滑轮的长木板、刻度尺创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容(2)一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定，探究加速度与小车(包括车中砝码)质量M的关系，以下做法正确的是()A.平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源D.小车运动的加速度可根据m以及M，直接用公式a＝mgM求出B创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容例4：复习讲义69页考点一例5：复习讲义70页考点二创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容创新实验2：现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺。填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t②用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a=____________。③用米尺测量A1相对于A2的高h。设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝________。A1A22s/t2mgh/s创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容④改变，重复上述测量。⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。斜面倾角（或填h的数值）创新方案·高三物理(粤教版)第三章牛顿运动定律必考内容创新实验3：复习讲义73页第6题创新实验4：复习讲义72页考点三例3