第6节实验：验证牛顿第二定律.pptVIP

实验：验证牛顿第二定律 需要测量的物理量 质量M 合外力F 加速度a 测量加速度a 实验结论 实验视频 图像的分析 实验装置 * * 【实验方法】 ——控制变量法 1.控制质量m不变， 探究加速度a与合外力F的关系； 2.控制合外力F 不变， 探究加速度a与质量m的关系； ——用天平测出小车和砝码的总质量M ——让小车与跨过定滑轮一端系着盛着 沙的沙桶的细绳相接 消除摩擦 （1）使用气垫导轨 （2）在长木板不带滑轮的一端垫一块小木块，在没有牵引力作用下让小车做匀速直线运动，此时摩擦力刚好与重力沿斜面方向的分力平衡。 在消除摩擦力的影响下，F合=F拉 =G沙 只有满足小车及车上砝码的质量M远大于沙及沙桶的质量m的条件时，才有 F拉=G沙 实验步骤 ⑴用天平测出小车和砝码的总质量M，把数值记录下来． ⑵按图把实验器材安装好，只是不把悬挂小桶的细绳系在车上，即不给小车加牵引力． ⑶平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫一块小木板，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动可以保持匀速直线运动状态，这时，小车拖着纸带运动受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力沿斜面方向上的分力平衡． ⑷把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码． ⑸保持小车和砝码的质量不变，在小桶里放入适量的砂，使小桶和砂的总质量远小于小车和砝码的总质量，把小桶和砂的总质量记录下来，重复步骤⑷． ⑹重复步骤⑸三次，得到三条纸带． ⑺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并记录到表中． ⑻以加速度a为纵轴，力F为横轴，根据测量出的对应量在图的方格纸中描点，然后用平滑的直线画线，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比． ⑼保持小桶和砂的质量不变(即保持小车所受合外力不变)，在小车上通过改变砝码的个数，重复上面的实验，并记录下小车(连同砝码的质量)及相应加速度的值到表中． ⑽以加速度a为纵轴，质量的倒数1/m为横轴，在方格纸中描点，然后用平滑的直线画线，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与质量成反比． 方案1： 小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况。根据所打的点计算小车的加速度，然后再看力和加速度的关系。 F a 0 M一定时 1/M a 0 F一定时 a?F （2）（8分）某试验小组利用拉力传感器来验证牛顿第二定律，实验装置如图。他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到的拉力F的大小；小车后面固定－打点计时器，通过拴在 小车上的纸带，可测 量小车匀加速运动的 速度与加速度。 钩码 拉力传感器 小车 打点计时器 纸带 （单位：cm） ① 若交流电的频率为50Hz，则根据下图所打纸带的打点记录，小车此次运动经 B点时的速度 vB= m/s， 小车的加速度a = m/s2。 0.400 1.46 ② 要验证牛顿第二定律，除了前面提及的器材及已测出的物理量外，实验中还要使用 来测量出 。 ③ 由于小车所受阻力f的大小难以测量，为了尽量减小实验的误差，需尽可能降低小车所受阻力f的影响，以下采取的措施中必要的是（双选）： A. 适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑 B．应使钩码总质量m远小于小车（加上传感器）的总质量M C. 定滑轮的轮轴要尽量光滑 D. 适当增大钩码的总质量m 天平 小车的总质量 AC F a 0 M一定时 a?F F a 0 1 2 斜率为 F a 0 M一定时 a?F F a 0 2 1 图象1的原因：平衡摩擦力时 长木板的倾角过大。 图象2的原因：没有平衡摩擦力或 长木板的倾角过小。 1/M a 0 F一定时 1/M a 0 5 4 图象4的原因：平衡摩擦力时