牛二定律實(shí)驗(yàn)

1、【實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟】1 1、用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量、用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量MM0 0和和mm0 0，并，并記錄數(shù)值；記錄數(shù)值；2 2、按照要求安裝實(shí)驗(yàn)器材，此時(shí)不把懸掛小桶、按照要求安裝實(shí)驗(yàn)器材，此時(shí)不把懸掛小桶用的細(xì)繩系在車上，即不給小車加牽引力；用的細(xì)繩系在車上，即不給小車加牽引力；3 3、平衡摩擦力，在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下、平衡摩擦力，在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊薄木板，并反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)面墊薄木板，并反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后，小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)可以保持勻器正常工作后，小車在斜面上的運(yùn)動(dòng)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。4 4、記

2、錄小車及車內(nèi)所加砝碼的質(zhì)量；稱好砂子、記錄小車及車內(nèi)所加砝碼的質(zhì)量；稱好砂子后將砂倒入小桶，把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑后將砂倒入小桶，把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小桶；此時(shí)要調(diào)整定滑輪的高度使繩與木輪懸掛小桶；此時(shí)要調(diào)整定滑輪的高度使繩與木板平行；接通電源，放開小車，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在板平行；接通電源，放開小車，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)后，取下紙帶，做好標(biāo)記。紙帶上打好點(diǎn)后，取下紙帶，做好標(biāo)記。5 5、保持小車總質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（均要、保持小車總質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（均要用天平稱量），按步驟用天平稱量），按步驟4 4中方法打好紙帶，做好中方法打好紙帶，做好標(biāo)記。標(biāo)記。6 6、在每條紙

3、帶上選取一段比較理想的部分，分、在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，分別計(jì)算出加速度值。別計(jì)算出加速度值。7 7、用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力、用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力（即砂和砂桶的總重力（即砂和砂桶的總重力mgmg），根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫），根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條直線上，便證明出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條直線上，便證明了質(zhì)量一定的情況下，加速度與合外力成正比。了質(zhì)量一定的情況下，加速度與合外力成正比。8 8、保持砂和桶的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼、保持砂和桶的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼（需記錄好數(shù)據(jù)），重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)步驟，求出（需記錄好數(shù)據(jù)），重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)步驟

4、，求出相應(yīng)的加速度，用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表相應(yīng)的加速度，用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示小車及砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫示小車及砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條直線上，就證明出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條直線上，就證明了合外力一定的情況下，加速度與質(zhì)量成反比。了合外力一定的情況下，加速度與質(zhì)量成反比?！咀⒁馐马?xiàng)注意事項(xiàng)】實(shí)驗(yàn)中始終要求砂和砂桶的總質(zhì)量（實(shí)驗(yàn)中始終要求砂和砂桶的總質(zhì)量（mm）遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量）遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量（MM），一般情況下要滿足），一般情況下要滿足1010mmMM。只有這樣，砂和砂桶的總重力。只有這樣，砂和砂桶的總重力

5、才能視為小車所受的拉力。才能視為小車所受的拉力。2 2、平衡摩擦力時(shí)不要掛小桶，但小車要掛紙帶并接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；、平衡摩擦力時(shí)不要掛小桶，但小車要掛紙帶并接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；有兩個(gè)作用：一是從紙帶上打出的點(diǎn)子來(lái)判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，二有兩個(gè)作用：一是從紙帶上打出的點(diǎn)子來(lái)判斷小車是否勻速運(yùn)動(dòng)，二是在平衡摩擦力時(shí)也要平衡振針和紙帶之間的摩擦是在平衡摩擦力時(shí)也要平衡振針和紙帶之間的摩擦( (如果使用電火花如果使用電火花計(jì)時(shí)器，該摩擦可以忽略計(jì)時(shí)器，該摩擦可以忽略) )。平衡摩擦力是使小車重力沿斜面的分力。平衡摩擦力是使小車重力沿斜面的分力與小車運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的所有摩擦力相平衡。與小車運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的所有摩擦

6、力相平衡。3 3、在每次打過點(diǎn)的紙帶上，都要注明小車的質(zhì)量和拉力數(shù)值，以免、在每次打過點(diǎn)的紙帶上，都要注明小車的質(zhì)量和拉力數(shù)值，以免在分析數(shù)據(jù)時(shí)造成錯(cuò)誤。在分析數(shù)據(jù)時(shí)造成錯(cuò)誤。4 4、小車每次釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且先接通電源再釋放小車；、小車每次釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且先接通電源再釋放小車；小車停止運(yùn)動(dòng)前應(yīng)按住小車。小車停止運(yùn)動(dòng)前應(yīng)按住小車。5 5、由于、由于a aMM圖像是一條曲線，難以判斷圖像是一條曲線，難以判斷a a和和MM之間的函數(shù)關(guān)系，從之間的函數(shù)關(guān)系，從而難以確定而難以確定a a與與MM的定量關(guān)系。從已知的理論看，的定量關(guān)系。從已知的理論看，a a圖像應(yīng)該是一條圖像應(yīng)該是一條

7、直線，為了便于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出直觀判斷，本實(shí)驗(yàn)中作直線，為了便于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出直觀判斷，本實(shí)驗(yàn)中作a a圖像，而圖像，而不是作不是作a aMM圖像。圖像。6 6、作圖像時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)子在直線上，不在直線上的點(diǎn)也要、作圖像時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)子在直線上，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對(duì)稱分布在直線兩側(cè)，其目的是在數(shù)據(jù)處理時(shí)盡量減少偶然誤盡可能對(duì)稱分布在直線兩側(cè)，其目的是在數(shù)據(jù)處理時(shí)盡量減少偶然誤差。差?！緦?shí)驗(yàn)誤差分析實(shí)驗(yàn)誤差分析】本實(shí)驗(yàn)除了實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)條件、操作過程、數(shù)本實(shí)驗(yàn)除了實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)條件、操作過程、數(shù)據(jù)處理帶來(lái)誤差外，更主要是分析實(shí)驗(yàn)原理帶來(lái)?yè)?jù)處理帶來(lái)誤差外，更主要是分析實(shí)驗(yàn)原理帶來(lái)的

8、誤差；本實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為：細(xì)繩的拉力等于砂和砂的誤差；本實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為：細(xì)繩的拉力等于砂和砂桶的重力，即：桶的重力，即：T Tmgmg；是實(shí)驗(yàn)原理引起誤差的；是實(shí)驗(yàn)原理引起誤差的根本原因。根本原因。理論分析：設(shè)小車的質(zhì)量為理論分析：設(shè)小車的質(zhì)量為MM、平衡摩擦力后合、平衡摩擦力后合外力為外力為F F、加速度為、加速度為a a，細(xì)繩的拉力為，細(xì)繩的拉力為T T、砂和砂、砂和砂桶的總質(zhì)量為桶的總質(zhì)量為mm；對(duì)小車有：對(duì)小車有：a a；對(duì)系統(tǒng)有：；對(duì)系統(tǒng)有：a a；對(duì)砂及砂桶；對(duì)砂及砂桶有：有：mgmg- -T Tmama；聯(lián)立解得細(xì)繩拉力表達(dá)式為：聯(lián)立解得細(xì)繩拉力表達(dá)式為：T Tmgmgmgmg；要；要使使

9、T Tmgmg，必須滿足的條件是：，必須滿足的條件是：MMmm?！緦?shí)驗(yàn)圖像分析實(shí)驗(yàn)圖像分析】物理中看圖像，一看曲直、二看斜率、三看交點(diǎn)、四看面物理中看圖像，一看曲直、二看斜率、三看交點(diǎn)、四看面積，并能對(duì)他們賦予一定的物理意義。積，并能對(duì)他們賦予一定的物理意義。1 1、本實(shí)驗(yàn)圖像彎曲是必然的，并且是向下彎曲；、本實(shí)驗(yàn)圖像彎曲是必然的，并且是向下彎曲；當(dāng)當(dāng)MM一定時(shí)，一定時(shí)，a aF F圖像；理論上：若圖像；理論上：若MM一定，則一定，則a aF F，a aF F圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線；圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線；實(shí)際上：實(shí)際上：a amgmg，其圖像為以為斜率的曲線，當(dāng)，其圖像為以為斜率的曲線，當(dāng)m

10、m增增加時(shí)，減少，故圖像向下彎曲。加時(shí)，減少，故圖像向下彎曲。當(dāng)當(dāng)F F一定時(shí)，一定時(shí)，a a圖像；理論上：若圖像；理論上：若F F一定，則一定，則a a，a a圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線；圖像為過原點(diǎn)的傾斜直線；實(shí)際上：實(shí)際上：a a( (mgmg) )，以為自變量，以為自變量，mgmg不變時(shí)，其圖不變時(shí)，其圖像為以像為以mgmg為斜率的曲線，當(dāng)增加時(shí)，斜率為斜率的曲線，當(dāng)增加時(shí)，斜率mgmg減少，故減少，故圖像向下彎曲。圖像向下彎曲。2 2、圖像彎曲的程度由的大小確定，只有當(dāng)、圖像彎曲的程度由的大小確定，只有當(dāng)MMmm時(shí)，圖時(shí)，圖像近似于直線。像近似于直線。3 3、圖像斜率的物理意義：、圖像斜

11、率的物理意義：當(dāng)當(dāng)MM一定時(shí)，一定時(shí)，a aF F圖像中，圖像中，a aF F；其斜率為；即；其斜率為；即a aF F圖像的斜率圖像的斜率為小車質(zhì)量的倒數(shù)。為小車質(zhì)量的倒數(shù)。當(dāng)當(dāng)F F一定時(shí)，一定時(shí)，a a圖像中，圖像中，a aF F；其斜率為；其斜率為F F；即；即a a圖像的斜率為圖像的斜率為砂和砂桶的重力。砂和砂桶的重力。4 4、圖像是否過原點(diǎn)、圖像是否過原點(diǎn)反映平衡摩擦力的情況。反映平衡摩擦力的情況。（1 1）當(dāng)）當(dāng)MM一定時(shí)，一定時(shí)，a aF F圖像；圖像過原點(diǎn)時(shí)，表明平衡摩擦力合適，圖像；圖像過原點(diǎn)時(shí)，表明平衡摩擦力合適，如圖；圖像與如圖；圖像與a a軸截距為正數(shù)時(shí)，表明軸截距為正

12、數(shù)時(shí)，表明F F0 0時(shí)，小車就有加速度時(shí)，小車就有加速度a aa a0 0，即長(zhǎng)木板的傾角過大，如圖；圖像與水平軸相交時(shí)，表明，即長(zhǎng)木板的傾角過大，如圖；圖像與水平軸相交時(shí)，表明小車加上拉力小車加上拉力F FF F0 0時(shí)，其加速度時(shí)，其加速度a a0 0，即長(zhǎng)木板的傾角過小或沒有，即長(zhǎng)木板的傾角過小或沒有平衡摩擦力，如圖。平衡摩擦力，如圖。（2 2）當(dāng)）當(dāng)F F一定時(shí)，一定時(shí)，a a圖像；圖像過原點(diǎn)時(shí)，表明平衡摩擦力合適，圖像；圖像過原點(diǎn)時(shí)，表明平衡摩擦力合適，如圖；圖像與如圖；圖像與a a軸截距為正數(shù)時(shí)，表明軸截距為正數(shù)時(shí)，表明0 0、MM時(shí)，小車還有加時(shí)，小車還有加速度速度a aa a

13、0 0，即長(zhǎng)木板的傾角過大，如圖；圖像與水平軸相交時(shí)，即長(zhǎng)木板的傾角過大，如圖；圖像與水平軸相交時(shí)，表明小車加上拉力表明小車加上拉力F F時(shí)，其加速度時(shí)，其加速度a a0 0，即長(zhǎng)木板的傾角過小或沒有，即長(zhǎng)木板的傾角過小或沒有平衡摩擦力，如圖。平衡摩擦力，如圖。aFoa0F0aMoa01M01例題例題1 1、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車的加速度、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究小車的加速度a a與與小車所受拉力小車所受拉力F F及質(zhì)量及質(zhì)量mm關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖（關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖（a a）為）為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖（所用交變電流的頻率為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖（所用交變電流的頻率為50Hz50Hz）（1 1）圖（）圖（b b）為某次實(shí)

14、驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有如圖，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4 4個(gè)點(diǎn)未畫出，個(gè)點(diǎn)未畫出，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為 m/s2m/s2（保留三位有效數(shù)字）（保留三位有效數(shù)字）（2 2）保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，）保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度作出了加速度a a隨拉力隨拉力F F的變化圖線如圖所示。該的變化圖線如圖所示。該圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是圖線不通過原點(diǎn)，其主要原因是_ _ 例題例題2 2、如圖實(shí)、如圖實(shí)3 31212所示的實(shí)驗(yàn)裝置

15、可以探究加速度與物體質(zhì)量、物體所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子沙桶的總質(zhì)量受力的關(guān)系小車上固定一個(gè)盒子，盒子內(nèi)盛有沙子沙桶的總質(zhì)量( (包括桶包括桶以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量以及桶內(nèi)沙子質(zhì)量) )記為記為mm，小車的總質(zhì)量，小車的總質(zhì)量( (包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量包括車、盒子及盒內(nèi)沙子質(zhì)量) )記記為為M.M.(1)(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合外力成正比：從盒子中取出一些沙子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力子，裝入沙桶中，稱量并記錄沙桶的總重力mgmg，將該力視為合

16、外力，將該力視為合外力F F，對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)的加速度的加速度a a則從打下的紙帶中計(jì)算得出多次改變合外力則從打下的紙帶中計(jì)算得出多次改變合外力F F的大小，每次都會(huì)的大小，每次都會(huì)得到一個(gè)相應(yīng)的加速度本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總得到一個(gè)相應(yīng)的加速度本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變以合外力質(zhì)量不變以合外力F F為橫軸，以加速度為橫軸，以加速度a a為縱軸，畫出為縱軸，畫出a aF F圖象，圖象是一圖象，圖象是一條過原點(diǎn)的直線條過原點(diǎn)的直線a aF F圖象斜率的物理意義是圖象斜率的物理意義是_你認(rèn)為把沙桶的總重力你認(rèn)為把沙桶的總重力mgmg當(dāng)作合外力當(dāng)作合外力F F是否合理？答：是否合理？答：_.(_.(填填“合合理理”或或“不合理不合理”) )本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足MmMm這樣的條件？答：這樣的條件？答：_(_(填填“是是”或或“否否”) )；理由是理由是_(2)(2)驗(yàn)證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量驗(yàn)證在合外力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比：保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量mm不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系本次實(shí)驗(yàn)不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的沙子總質(zhì)量不變，故系統(tǒng)所受的