牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)探究(附打點(diǎn)計(jì)時器,速度和加速度測量)

7/7牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)探究(附打點(diǎn)計(jì)時器、用打點(diǎn)計(jì)時器測速度和加速度)一，打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)計(jì)時器有電磁打點(diǎn)計(jì)時器和電火花計(jì)時器兩種。它們使用交流電源，電磁打點(diǎn)計(jì)時器由學(xué)生電源供電，工作電壓6V以下，電火花計(jì)時器工作電壓220v。當(dāng)電源頻率是50HZ時，它每隔0.02s打一個點(diǎn)。當(dāng)每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，或說每隔4個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)時時間間隔為0.1s。電火花計(jì)時器比電磁打點(diǎn)計(jì)時器阻力小。二，用打點(diǎn)計(jì)時器測速度因?yàn)閯蜃兯僦本€運(yùn)動在某段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中點(diǎn)的瞬時速度，所以第n個相同時間T秒末的速度υn=（xn+xn+1）/2T如圖第3個計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度υ3=（x3+x4）/2T有時為了減小誤差可用υ3=（x1+x2+x3+x4+x5+x6）/6T來計(jì)算00x1123456x2x3x4x5x6三，測加速度加速度為a的勻加速直線運(yùn)動，在連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3····則Δx=x2—x1=x3—x2=······=aT2，a=Δx/T2如圖a=（X2-X1）/T2=（X3-X2）/T2=（X4-X3）/T2等等有時為了減小誤差a=15{（X2-X1）/T2+（X3-X2）/T2+（X4-X3）/T2+（X5-X4）/T2+（X6-X5）/T2=（X6-X1）/5T2或a={（X4+X5+X6）-(X1+X2+X3)}/9T2(逐差法)00x1123456x2x3x4x5x6四，牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)1，器材，步驟、方法（1），小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器。（2）用木塊將木板的帶有打點(diǎn)計(jì)時器的一端墊高，以補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時器對小車的阻力;調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車不受牽引力時能拖動紙帶沿木板勻速運(yùn)動。(3)用天平測出盤和重物的總質(zhì)量，求出總重。它近似于小車運(yùn)動時所受的拉力。（4），用刻度尺測出紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，求出小車運(yùn)動的加速度。（5），使用限制變量法研究加速度和力與質(zhì)量的關(guān)系。2，aF圖線與縱坐標(biāo)交于原點(diǎn)之上原因是平衡摩擦力過度或沒有考慮砝碼盤的重力。aF圖線與橫坐交于原點(diǎn)之右原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。a—1/M圖線與縱坐標(biāo)交于原點(diǎn)之上為平衡摩擦力過度，a—1/M圖線與橫標(biāo)交于原點(diǎn)之右原因是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.3，在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，在研究加速度a與小車質(zhì)量 M的關(guān)系時，由于沒有注意滿足M?m的條件，結(jié)果得到的圖像應(yīng)像下圖原因是：根據(jù)牛頓第二定律，對小車F=Ma對砝碼mg-F=ma所以F=mg/（1+m/M）由此式1/M增大F減小，F(xiàn)=MaF減小，a變小4，比較初速度為零的不同物體的勻加速直線運(yùn)動加速度大小的關(guān)系可根據(jù)a1/a2=X1/X2因?yàn)閄1=12a1t2X2=12a2t2a1=2X1/t2a1=2X1t相同a1/a2=X1/X24.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系練習(xí)一、選擇題1．某同學(xué)做探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，在平衡摩擦力時把木板的一端墊得過高，所得的a—F圖象為圖4—16中的（）aOF(c)圖4—16aOF(d)aaOF(c)圖4—16aOF(d)aOF(a)aOF(b)2．下列關(guān)于力和運(yùn)動關(guān)系的幾種說法，正確的是（）物體所受合外力的方向，就是物體運(yùn)動的方向物體所受合外力不為零時，其速度不能為零物體所受合外力不為零時，則其加速度一定不為零合外力變小時，物體一定做減速運(yùn)動3．關(guān)于物體的速度和其受力的關(guān)系，下列說法中正確的是（）A.速度變化越大,物體受力就越大B.速度變化越快,物體受力就越大C.物體受力不斷減小,速度也不斷減小D.物體受力方向不變,速度方向也不變4．質(zhì)量為ｍ1的物體，在恒力的作用F的作用下，產(chǎn)生的加速度為ａ1；質(zhì)量為ｍ2的物體，在恒力的作用F的作用下，產(chǎn)生的加速度為ａ2；若將該恒力F作用在質(zhì)量為（ｍ1＋ｍ2）的物體上，產(chǎn)生的加速度為（）A.ａ1＋ａ2B．(ａ1＋ａ2)/2C.D.ａ1ａ2／（ａ1＋ａ2）5．如圖4－3所示，物體在水平的拉力F的作用下沿水平地面做勻速直線運(yùn)動，速度為ｖ．現(xiàn)讓拉力F逐漸減小，則物體的加速度和速度的變化情況應(yīng)是（）F圖4－3A.加速度逐F圖4－3B．加速度和速度都在逐漸變小C．加速度和速度都在逐漸變大D．加速度逐漸變大，速度逐漸變小6.假設(shè)灑水車的牽引力不變且所受阻力與車重成正比，未灑水時，做勻速行駛，灑水時它的運(yùn)動將是（）A.做初速度不為零的勻加速直線運(yùn)動B.做變加速運(yùn)動C.做勻減速運(yùn)動D.繼續(xù)保持勻速直線運(yùn)動αF圖4－47．用力F1單獨(dú)作用于某一物體上可產(chǎn)生加速度為3m/s2，力F2單獨(dú)作用于這一物體上可產(chǎn)生的加速度為1m/s2．若F1、F2同時作用于該物體上，可能αF圖4－4A.1m/s2B.2m/s2C.3m/s2D.4m/s28.質(zhì)量為m的物體放在A處的地平面上用豎直向上的力F拉物體，物體的加速度a與拉力F的關(guān)系圖線如圖中A線所示.質(zhì)量為的另一物體在B地做類似實(shí)驗(yàn),得a-F的關(guān)系如圖中B線所示,A.B兩線的延長線交Oa軸交于同一點(diǎn)，設(shè)兩地的重力加速度分別為和，由圖可知A.＞，＜B.＜，=C.=，＜D.＞，=二、填空題9．再做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時，計(jì)算出個紙帶的加速度后，將加速度與力、質(zhì)量的有關(guān)數(shù)值記入表中，如圖，ａ（ｍ／ｓ２）１．９８４．０６５．９５８．１２Ｆ（Ｎ）１．００２．００３．００４．００ａ（ｍ／ｓ２）２．４０２．６６３．２３３．９８１／Ｍ（ｋｇ－１）０．５００．６７０．８０１．００（1）根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別劃出a—F圖像和a—1/M圖像。像可以判定：當(dāng)M一定時，a與F的關(guān)系是；當(dāng)F一定時，a與M的關(guān)系是。（3）由a-F圖像可知M=。（4）由a-1/M圖像可知F=．10．一打點(diǎn)計(jì)時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶從斜面上滑下，如圖(1)所示，圖(2)是打出的紙帶的一段。圖(1)圖(2)

（1）已知打點(diǎn)計(jì)時器使用的交流電頻率為50Hz，利用圖(2)給出的數(shù)據(jù)可求出小車下滑的加速度a＝___________。

（2）為了求出小車在下滑過程中所受的阻力，還需測量的物理量有_______________________________________________________。11．在探究牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中回答下列各問。（1）本實(shí)驗(yàn)中探究的方法：①________________________________________。②_______________________________________。（2）在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)儀器有：砂桶和砂子，小車和砝碼，帶滑輪的長木板，打點(diǎn)計(jì)時器和紙帶復(fù)寫紙片，除了以上儀器外，還需要的儀器有____________。A．秒表B．彈簧測力計(jì)C．毫米刻度尺D．天平E．低壓直流電源F．低壓變流電源三、論述計(jì)算題12．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：一木塊放在水平長木板上，左側(cè)栓有一細(xì)軟線，跨過固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連。木塊右側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時器的紙帶相連。在重物牽引下，木塊在木板上向左運(yùn)動，重物落地后，木塊繼續(xù)向左做勻減速運(yùn)動，右圖給出了重物落地后，打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出的一些點(diǎn)，在每相鄰的兩點(diǎn)中間都有四個點(diǎn)未畫出．用米尺量出1、2、3、4、5、6、7點(diǎn)到0點(diǎn)的距離分別是（單位：cm）8.78、16.45、23.02、28.50、32.88、36.14、38.29．試根據(jù)這些數(shù)據(jù)，求木塊與木板間的摩擦因數(shù)μ。要求寫出主要的運(yùn)算過程。結(jié)果保留2位有效數(shù)字。（打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電頻率為50Hz，不計(jì)紙帶與木塊間的拉力。取重力加速度g=10m/s2）打點(diǎn)計(jì)時器打點(diǎn)計(jì)時器紙帶01234567紙帶運(yùn)動方向13．某同學(xué)用如圖所示的裝置探究物體的加速度與作用力的關(guān)系時，他把砝碼和砝碼的總重量作為小車的拉力，并依次測出了小車的加速度。然后畫出了如圖所示的圖像，該圖像雖是一條直線，但不通過坐標(biāo)原點(diǎn)。請你分析一下原因，應(yīng)如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)才能使實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果通過坐標(biāo)原點(diǎn)？a0a0F打點(diǎn)計(jì)時器紙帶4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系練習(xí)參考答案1．C2．BD，3．B，4．BC，5．C，6．B，7．BC，8．D9．.（1）圖略(2)圖像可以看出，加速度與力成正比，與質(zhì)量的倒數(shù)成反比。（3）在圖像上取一點(diǎn)求得斜率就得到物體的質(zhì)量為0.35kg,（4）在圖像上取一點(diǎn)求得斜率就得到作用力為4.02N．10．11．（1）a＝4.00m/s2。（2）小車質(zhì)量m；斜面上沿下滑方向任意兩點(diǎn)間的距離l及這兩點(diǎn)的高度差h。11．11．（1）探究加速度與力、質(zhì)量