驗證牛頓第二定律實驗

1、實驗原理實驗原理:實驗目的實驗目的: 驗證牛頓第二定律。驗證牛頓第二定律。1如圖所示裝置，保持小車質量如圖所示裝置，保持小車質量M不變，改變小桶不變，改變小桶內砂的質量內砂的質量m，從而改變細線對小車的牽引力，從而改變細線對小車的牽引力F(當當mM時，時，F=mg近似成立近似成立)，測出小車的對應加速度，測出小車的對應加速度a,由多組由多組a、F數據作出加速度和力的關系數據作出加速度和力的關系a-F圖線，圖線，驗證加速度是否與外力成正比。驗證加速度是否與外力成正比。mM打點計時器打點計時器紙帶紙帶2保持小桶和砂的質量不變，保持小桶和砂的質量不變，在小車上加減砝碼在小車上加減砝碼, 改變小車改變

2、小車的質量的質量M，測出小車的對應加速度，測出小車的對應加速度a, 由多組由多組a、M數據數據作出加速度和質量倒數的關系作出加速度和質量倒數的關系a-M-1圖線圖線, 驗證加速度驗證加速度是否與質量成反比。是否與質量成反比。實驗器材實驗器材:小車，砝碼，小桶，砂小車，砝碼，小桶，砂, 細線，附有定滑輪細線，附有定滑輪的長木板的長木板,墊塊，打點計時器，低壓交流電源墊塊，打點計時器，低壓交流電源, 導線兩導線兩根根, 紙帶紙帶,托盤天平及砝碼，米尺。托盤天平及砝碼，米尺。實驗步驟實驗步驟:1用調整好的天平測出小車和小桶的質量用調整好的天平測出小車和小桶的質量M和和m ，把數據記錄下來。把數據記錄

3、下來。2按如圖裝置把實驗器材安裝好，只是不把掛小桶用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。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平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊塊，反復移動墊塊的位置，直至小車在斜面上運上墊塊，反復移動墊塊的位置，直至小車在斜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）。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，把砝在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質量碼和砂的質量M和

4、和m記錄下來。把細線系在小車上記錄下來。把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶并繞過滑輪懸掛小桶,接通電源接通電源,放開小車放開小車,打點計時器打點計時器在紙帶上打下一系列點在紙帶上打下一系列點,取下紙帶取下紙帶,在紙帶上寫上編號在紙帶上寫上編號.5保持小車的質量不變，改變砂的質量（要用天平保持小車的質量不變，改變砂的質量（要用天平稱量），按步驟稱量），按步驟4再做再做5次實驗。次實驗。 6算出每條紙帶對應的加速度的值。算出每條紙帶對應的加速度的值。7用縱坐標表示加速度用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力，橫坐標表示作用力F，即，即砂和桶的總重力砂和桶的總重力(m+m)g，根據實驗結果在坐標平面

5、，根據實驗結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量不變時其加速度與它直線，就證明了研究對象質量不變時其加速度與它所受作用力成正比。所受作用力成正比。8保持砂和小桶的質量不變，在小車上加放砝碼，保持砂和小桶的質量不變，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用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和車內砝碼，橫坐標表示小車和車內砝碼總質量的倒數總質量的倒數 ,在坐標平面上根據實驗結果描在坐標平面上根據實驗結果描出相應的點并作圖線

6、，若圖線為一條過原點的直線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就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質量成反比。的質量成反比。 MM 1注意事項注意事項:1砂和小桶的總質量不要超過小車和砝碼的總質量的砂和小桶的總質量不要超過小車和砝碼的總質量的1/10，為什么？，為什么？2在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應連著在平衡摩擦力時，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帶上打出的點的間隔是均勻的，表明小車受到的

7、阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3作圖時應該使所作的直線通過盡可能多的點作圖時應該使所作的直線通過盡可能多的點,不在不在直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側，直線上的點也要盡可能對稱地分布在直線的兩側，但如遇個別特別偏離的點可舍去。但如遇個別特別偏離的點可舍去。 065.08年南京一中第三次模擬年南京一中第三次模擬10(2)10.（2）(4分分)某同學在某同學在“研究小車的加速度與外力關研究小車的加速度與外力關系系”的探究實驗中，使用了光電門。他將光電門固定的探究實驗中，使用了光電門。他將光電門固定在軌道上的某點在軌道上的某點B，用不同重力的物體拉小車

8、，但每，用不同重力的物體拉小車，但每次小車從同一位置次小車從同一位置A由靜止釋放由靜止釋放,測出對應不同外力時測出對應不同外力時小車上遮光板通過光電門的時間小車上遮光板通過光電門的時間t，然后經過數據，然后經過數據分析分析,得出得出F反比于反比于t2。則他就得出物體的加速度正。則他就得出物體的加速度正比于外力的結論。請簡要說明該同學這樣做的理由。比于外力的結論。請簡要說明該同學這樣做的理由。重物重物小車小車光電門光電門BA遮光板遮光板解答：解答：asv22 tlv 222)(22tslsva 若若F反比于反比于t-2，則加速度，則加速度a正比于外力正比于外力F 。 027.鹽城市鹽城市07/0

9、8學年度第一次調研考試學年度第一次調研考試 1010在在“探究加速度與力、質量關系探究加速度與力、質量關系”的實驗中：的實驗中：（1）某小組的幾位同學在討論制定實驗方案時分）某小組的幾位同學在討論制定實驗方案時分別提出以下幾點意見，你認為不正確的是別提出以下幾點意見，你認為不正確的是( )A實驗中一定要測出加速度的具體數值實驗中一定要測出加速度的具體數值 B實驗中也可不測加速度的具體數值，只要測出不實驗中也可不測加速度的具體數值，只要測出不同情況下加速度的比值就行了同情況下加速度的比值就行了 C若要驗證若要驗證“加速度與力的平方成正比加速度與力的平方成正比”這一猜想，這一猜想，在作圖線時最好以

10、在作圖線時最好以F2為橫坐標為橫坐標D不管是在探究加速度與力的關系時還是在探究加不管是在探究加速度與力的關系時還是在探究加速度與質量關系時，所要測量的物理量都是速度與質量關系時，所要測量的物理量都是3個個AD（2）實驗裝置如圖所示，實驗中使小車做勻加速）實驗裝置如圖所示，實驗中使小車做勻加速運動的力與小盤和砝碼重力相等的條件是運動的力與小盤和砝碼重力相等的條件是: . （3）在探究加速度與力的關系時，要保持）在探究加速度與力的關系時，要保持 不變。不變。小盤與砝碼的質量遠小于小車的質量小盤與砝碼的質量遠小于小車的質量(或加速度很小或加速度很小) 小車的質量小車的質量（只填（只填 “質量質量”不

11、給分）不給分）049.西安市重點中學西安市重點中學2008屆屆4月份理綜試題月份理綜試題 14 14、（、（10分）某同學設計了一個探究加速度分）某同學設計了一個探究加速度a與物與物體所受合力體所受合力F及質量及質量m關系的實驗，圖（關系的實驗，圖（a）為實驗）為實驗裝置簡圖。（交流電的頻率為裝置簡圖。（交流電的頻率為50Hz） （1）圖）圖(b)為某次實驗得到的紙帶為某次實驗得到的紙帶,根據紙帶可求出根據紙帶可求出小車的加速度大小為小車的加速度大小為 m/s2。(保留二位有效數保留二位有效數字字)電火花計時器電火花計時器小車小車紙帶紙帶重物重物電源插頭電源插頭圖（圖（a）單位：（單位：（cm

12、）6.196.707.217.72v圖（圖（b）3.211 kg/m實驗次數實驗次數12345678小車加速度小車加速度a/ms- -21.901.721.491.251.000.750.500.30小車質量小車質量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60（2）保持砂和砂桶質量不變，改變小車質量）保持砂和砂桶質量不變，改變小車質量m，分別，分別ma1 m1得到小車加速度得到小車加速度a與質量與質量m及對及對應的應的, 數據如下表數據如下表:請在方格坐請在方格坐標紙中畫出標紙中畫出 圖線圖線,并從圖并

13、從圖線求出小車加速度線求出小車加速度a與質量倒與質量倒數數 之間的關系式之間的關系式是是 。1.0 2.0 3.0 4.00.501.001.502.000a/ms-111 kg/m（2）圖線如圖所示，）圖線如圖所示，)(ma2m/s21 （3）保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，該）保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，該同學根據實驗數據作出了加速度同學根據實驗數據作出了加速度a隨合力隨合力F的變化圖線的變化圖線如圖（如圖（c）所示。）所示。該圖線不通過原點，其主要原因該圖線不通過原點，其主要原因是是 。0圖圖caF實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充實驗前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分分題目題

14、目037.2008屆南通市第一次調研考試屆南通市第一次調研考試10 10(10分分)在在“探究加速度與物體質量、物體受力的探究加速度與物體質量、物體受力的關系關系”活動中，某小組設計了如圖甲所示的實驗裝置?；顒又?，某小組設計了如圖甲所示的實驗裝置。圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細線，細線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連線，細線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動，然后同時停止。始運動，然后同時停止。（1）在安裝實驗裝置時，應調整滑

15、輪的高度，）在安裝實驗裝置時，應調整滑輪的高度，使使 ；在實驗時，為減小；在實驗時，為減小系統(tǒng)誤差，應使砝碼盤和砝系統(tǒng)誤差，應使砝碼盤和砝碼的總質量碼的總質量 小車小車的質量（選填的質量（選填“遠大于遠大于”、“遠遠小于小于”、“等于等于”）。）。小車小車小車小車細線細線滑輪滑輪砝碼盤砝碼盤和砝碼和砝碼圖甲圖甲控控制制裝裝置置細線與軌道平行（或水平）細線與軌道平行（或水平）遠小于遠小于（3）實驗中獲得數據如下表所示：）實驗中獲得數據如下表所示： 實驗次數實驗次數小車小車拉力拉力F/N位移位移s/cm10.10.246.5120.229.040.343.6330.341.160.444.8040

16、.436.430.545.56小車小車、的質量的質量m均為均為200g （2）本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速）本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因為度的大小，能這樣比較，是因為 。 兩小車從靜止開始兩小車從靜止開始作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等作勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等見下頁見下頁在第在第1次實驗中小車次實驗中小車從圖乙中的從圖乙中的A點運動到點運動到B點，點，請將測量結果填到表中空格處（請將測量結果填到表中空格處（ ）。）。通過分析，可知表中第通過分析，可知表中第 次實驗數據存在明顯次實驗數據存在明顯錯誤，應舍棄。錯誤，應舍棄。

17、圖乙圖乙cm24232201AB23.360.023題目題目038.08年廣東佛山市教學質量檢測（一）年廣東佛山市教學質量檢測（一）16 16（16分）實驗室給同學們提供了如下實驗器材：分）實驗室給同學們提供了如下實驗器材：滑輪小車、小木塊、長木板、秒表、砝碼、彈簧秤、滑輪小車、小木塊、長木板、秒表、砝碼、彈簧秤、直尺，要求同學們用它們來粗略驗證牛頓第二定律。直尺，要求同學們用它們來粗略驗證牛頓第二定律。（1）(4分分)實驗中因涉及的物理量較多實驗中因涉及的物理量較多,須采用控制變須采用控制變量的方法來完成該實驗，即：先保持量的方法來完成該實驗，即：先保持 不變不變,驗驗證物體證物體 越小加速

18、度越大越小加速度越大;再保持再保持 不變不變,驗證驗證物體物體 越大越大,加速度越大。加速度越大。（2）(2分分)某同學的做法是：將長木板的一端放在小某同學的做法是：將長木板的一端放在小木塊上構成一斜面，用小木塊改變斜面的傾角，保持木塊上構成一斜面，用小木塊改變斜面的傾角，保持滑輪小車的質量不變，讓小車沿不同滑輪小車的質量不變，讓小車沿不同傾角的斜面由頂端無初速釋放，傾角的斜面由頂端無初速釋放，用秒表記錄小車滑到斜面底端用秒表記錄小車滑到斜面底端的時間。試回答下列問題：的時間。試回答下列問題：合外力合外力質量質量質量質量所受合外所受合外力力 改變斜面傾角的目的是：改變斜面傾角的目的是： ; 用

19、秒表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底用秒表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所花的的時間，而不是記錄下滑相同時間所對應端）所花的的時間，而不是記錄下滑相同時間所對應的下滑距離，這樣做的好處是：的下滑距離，這樣做的好處是： .（3）(10分分)如果要較準確地驗證牛頓第二定律，則如果要較準確地驗證牛頓第二定律，則需利用打點計時器來記錄滑輪小車的運動情況。某同需利用打點計時器來記錄滑輪小車的運動情況。某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了學得到一條用打點計時器打下的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共個記數點（圖中每相鄰共個記數點（圖中每相鄰兩個記數點間還有兩個記數點

20、間還有4個打點計時器打下的點未畫出），個打點計時器打下的點未畫出），打點計時器接的是打點計時器接的是50Hz的低壓交流電源。他將一把的低壓交流電源。他將一把毫米刻度尺放在紙上毫米刻度尺放在紙上,其零刻度和記數點其零刻度和記數點O對齊對齊.改變小車所受的合外力改變小車所受的合外力 記錄更準確記錄更準確（或：更容易記錄，記錄誤差會更小，時間更容易（或：更容易記錄，記錄誤差會更小，時間更容易記錄，位置很難記錄等）記錄，位置很難記錄等） （2分）由以上數據可計算出打點計時器在打分）由以上數據可計算出打點計時器在打A、B、C、D、E各點時物體的瞬時速度，其中打各點時物體的瞬時速度，其中打E點時的速點時的

21、速度度vE是是 m/s（取三位有效數字）（取三位有效數字） （4分）下表是某同學從刻度尺上直接讀取數據的分）下表是某同學從刻度尺上直接讀取數據的記錄表，其中最后兩欄他未完成，請你幫他完成。記錄表，其中最后兩欄他未完成，請你幫他完成。線段線段OA數據數據(cm )012345678910cmABCDEFOOE7.00OF9.40解：解：m/s232010210754409222.).(TSSTSvODOFDFE 0.232 0.02題目題目 （4分）如某同學已求得分）如某同學已求得A、B、C、D四點的瞬時速四點的瞬時速度分別為度分別為0.076m/s、0.119m/s、0.162m/s、0.204m/s。試根據以上數據和你求得的試根據以上數據和你求得的E點速度在下面所給的坐標點速度在下面所給的坐標中，作出中，作出vt圖象。要求標明坐標及其單位，坐標的圖象