【高考第一輪復習物理】實驗：驗證牛頓第二定律

1、 實驗目的驗證牛頓第二定律;學會用控制變量法研究物理規(guī)律;學會利用圖象處理數(shù)據(jù). 實驗原理保持作用力不變,確定加速度與質(zhì)量的大小關系;保持質(zhì)量不變,探究加速度跟合外力的關系;作出a -F 圖象和a -1M 圖象,確定其關系.實驗器材小車,砝碼,小桶,砂,細線,附有定滑輪的長木板,墊木,打點計時器,低壓交流電源,導線兩根,紙帶,托盤天平及砝碼,米尺。 實驗步驟1.用天平測出小車和小桶的質(zhì)量M 和M',把數(shù)據(jù)記錄下來。2.按如圖裝置把實驗器材安裝好,只是不把掛小桶用的細線系在小車上,即不給小車加牽引力。3.平衡摩擦力:在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊木,反復移動墊木的位置,直至小車在斜

2、面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài)(可以從紙帶上打的點是否均勻來判斷。4.在小車上加放砝碼,小桶里放入適量的砂,把砝碼和砂的質(zhì)量m 和m'記錄下來。把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶,接通電源,放開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,取下紙帶,在紙帶上寫上編號。5.保持小車的質(zhì)量不變,改變砂的質(zhì)量(要用天平稱量,按步驟4再做5次實驗。6.算出每條紙帶對應的加速度的值。7.用縱坐標表示加速度a ,橫坐標表示作用力,即砂和桶的總重力(M'+m'g ,根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上描出相應的點,作圖線。若圖線為一條過原點的直線,就證明了研究對象質(zhì)量不變時其加速度與它所受作用力成正

3、比。8.保持砂和小桶的質(zhì)量不變,在小車上加放砝碼,重復上面的實驗,并做好記錄,求出相應的加速度,用縱坐標表示加速度a ,橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)mM 1 ,在坐標平面上根據(jù)實驗結(jié)果描出相應的點并作圖線,若圖線為一條過原點的直線,就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質(zhì)量成反比。實驗結(jié)論加速度與合外力成正比,與質(zhì)量成反比. 注意事項1。1.砂和小桶的總質(zhì)量不要超過小車和砝碼的總質(zhì)量的102.在平衡摩擦力時,不要懸掛小桶,但小車應連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度,如果在紙帶上打出的點的間隔是均勻的,表明小車受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3.改變拉力和小車質(zhì)量

4、后,每次開始時小車應盡量靠近打點計時器,并應先接通電源,再放開小車,且應在小車到達滑輪前按住小車.4.作圖時應該使所作的直線通過盡可能多的點,不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側(cè),但如遇個別特別偏離的點可舍去。5.作圖時兩軸標度比例要選擇適當,各量須采用國際單位.這樣作圖線時,坐標點間距不至于過密,誤差會小些.誤差來源1.測量誤差(1質(zhì)量的測量.(2打點間隔距離的測量.2.操作誤差(1拉線或紙帶不與木板平行.(2傾斜角度不當,平衡摩擦力不準.3.原理誤差本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實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。 (2009江蘇高考“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系”的實驗裝置如圖甲所示. (2平衡摩擦力后,將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤,然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中,測量小車的加速度.小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表: 請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖中作出a-F的關系圖象. (3根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點.請說明主要原因. (1由題意知T=0.1 s,x=(3.68-3.52×10-2 m.根據(jù)x=aT2,得a=0.16 m/s2.(2根據(jù)圖中數(shù)據(jù),合理地設計橫縱坐標的刻度值,使圖線的傾斜程度不至于太大,也不至于太小,45°左右為宜,