修正過的探究牛頓第二定律

1、探究牛頓第二定律探究牛頓第二定律探究探究加速度加速度與與力力、質(zhì)量質(zhì)量的關(guān)系的關(guān)系1.1.保持保持質(zhì)量質(zhì)量m m不變，探究不變，探究加速度加速度a a與與合外力合外力F F的關(guān)系；的關(guān)系；2.2.保持保持合外力合外力F F 不變，探究不變，探究加速度加速度a a與與質(zhì)量質(zhì)量m m的關(guān)系；的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材小車、天平、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（學(xué)生電源、導(dǎo)線）、小車、天平、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（學(xué)生電源、導(dǎo)線）、紙帶、刻度尺、一端帶滑輪的長木板、細(xì)線、紙帶、刻度尺、一端帶滑輪的長木板、細(xì)線、砝碼砝碼、小桶、砂、小桶、砂、墊木墊木1 1、小車質(zhì)量的測量用、小車質(zhì)量的測量用 。 天

2、平2 2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用途是：、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用途是：打出紙帶，打出紙帶，測量計(jì)算小車的加速度。測量計(jì)算小車的加速度。l 某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定加速度，在得到的紙帶某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測定加速度，在得到的紙帶上選取七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（上選取七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出個(gè)點(diǎn)未畫出）, , 如圖所示，圖中如圖所示，圖中x x1 1=4.81cm=4.81cm，x x2 2=5.29cm, =5.29cm, x x3 3=5.76cm=5.76cm，x x4 4=6.25cm=6.25cm，x x5 5=6.71cm=6.71cm，x x6 6=7.21cm=7.21c

3、m。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電頻率為為50Hz50Hz，求加速度的大小求加速度的大小A BCDEFGx1x2x3x4x5x6紙帶分析紙帶分析1：描點(diǎn)連線畫速度圖象求加速度描點(diǎn)連線畫速度圖象求加速度圖中圖中x1=4.81cm，x2=5.29cm, x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm Vc= VD= VE= VF=smTxx55. 0232A BCDEFGx1x2x3x4x5x6smTxx60. 0243smTxx65. 0254smTxx70. 02650t/sv/m/s0.550.70200.30.10.2250.600.

4、65時(shí)刻t/s速度v/（m/s）00.550.10.600.20.650.30.70原理：原理：a=a=V/V/t t紙帶分析紙帶分析2 2：逐差法求加速度逐差法求加速度（偶數(shù)組）（偶數(shù)組）l x1=4.81cm，x2=5.29cm, x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm。 x1 = x4 - x1 = 3a1 T2a1 = （x4 - x1 ） / 3 T2 x2 = x5 x2 = 3a2 T2a2 = （x 5 x2 ） / 3 T2 x3 = x6 x3 = 3a3 T2a3 = （x6 x3 ） / 3 T2)(50.02)3()321()6

5、54(3)321(2smTxxxxxxaaaaA BCDEFGx1x2x3x4x5x6確定合確定合外力外力F FF合合Tf繩的拉力與小桶繩的拉力與小桶和砂的總重力相和砂的總重力相等嗎？等嗎？T TT T小于小于mgmg，當(dāng)，當(dāng)MmMm時(shí)，時(shí)，T T近似近似等于等于mgmgf=f= FNf f確定合確定合外力外力F FF合合TfF合合T m桶桶+砂砂g 如圖所示，放在光滑水平桌面上的物體如圖所示，放在光滑水平桌面上的物體M M，通過穿過定滑輪的繩和吊在桌面上的物體通過穿過定滑輪的繩和吊在桌面上的物體m m相連求繩子的拉力大小。相連求繩子的拉力大小。mgT1F合合F合合MgFNT2T1T2a1=a

6、2T2=Ma2mg-T1=ma1mg-T=maT=MaM Mm mT T小于小于mgmg，當(dāng)，當(dāng)MmMm時(shí)，時(shí)，T T近似近似等于等于mgmg如圖一個(gè)木塊正在傾角為如圖一個(gè)木塊正在傾角為為的三角為的三角 斜面上斜面上勻速下滑勻速下滑，試求斜面的動摩擦因數(shù)。，試求斜面的動摩擦因數(shù)。 如果此時(shí)給物體加上一個(gè)如果此時(shí)給物體加上一個(gè)沿斜面向下的力沿斜面向下的力F F，那物體現(xiàn)在受到的合外力是多少？，那物體現(xiàn)在受到的合外力是多少？F FN NGcosGcosGsinGsinG GNFmgcostancossincossinmgFfmgN f fV V思考思考：如何用實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)現(xiàn)這一如何用實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)現(xiàn)

7、這一目的？（使目的？（使f f和和GsinGsin相等，從而相等，從而使物體所受的合外力就等于沿斜使物體所受的合外力就等于沿斜面向下的力）面向下的力）T T如何如何通過實(shí)驗(yàn)來平衡摩擦力通過實(shí)驗(yàn)來平衡摩擦力并并檢驗(yàn)?zāi)Σ亮z驗(yàn)?zāi)Σ亮κ欠裾嬲黄胶獾羰欠裾嬲黄胶獾簦?將長木板的一端用墊木墊高，直至小車能在將長木板的一端用墊木墊高，直至小車能在斜面上勻速下滑為止。斜面上勻速下滑為止。如何檢驗(yàn)?zāi)Σ亮φ嬲黄胶獾?？如何檢驗(yàn)?zāi)Σ亮φ嬲黄胶獾?？讓小車拖動紙帶在斜面上下滑，根?jù)紙帶上讓小車拖動紙帶在斜面上下滑，根據(jù)紙帶上的點(diǎn)是否均勻即可判斷。的點(diǎn)是否均勻即可判斷。 特別注意：此過特別注意：此過程不掛小桶。程

8、不掛小桶。思考：若改變思考：若改變小車的質(zhì)量，小車的質(zhì)量，是否需要重新是否需要重新平衡摩擦力？平衡摩擦力？加速度加速度 a a 與合外力與合外力 F F 的關(guān)系的關(guān)系保持物體質(zhì)量不變，改變物體所受外保持物體質(zhì)量不變，改變物體所受外力，分析加速度力，分析加速度 a 與外力與外力 F 的關(guān)系的關(guān)系a a0 0m ma0 0mm1a a反比于反比于m ma a正比于正比于1/m1/m實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟:1 1用調(diào)整好的天平測出小車和小桶的質(zhì)量用調(diào)整好的天平測出小車和小桶的質(zhì)量M M和和m m ，把數(shù)據(jù)記錄下來。把數(shù)據(jù)記錄下來。2 2按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把

9、掛小桶用把掛小桶用的細(xì)線系在小車上，即不給小車加牽引力的細(xì)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(fù)移動墊塊的位置，直至小車在斜面上運(yùn)上墊塊，反復(fù)移動墊塊的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)（可以從紙帶上打的動時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)（可以從紙帶上打的點(diǎn)是否均勻來判斷）。點(diǎn)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(zhì)量碼和砂的質(zhì)量MM和和mm記錄下來。把細(xì)線系在小車上并記錄下來。把細(xì)線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶

10、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(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)在紙帶上打下一系列點(diǎn), ,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(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平保持小車的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平稱量），按步驟稱量），按步驟4 4再做再做5 5次實(shí)驗(yàn)。次實(shí)驗(yàn)。 6算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值。算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值。7用縱坐標(biāo)表示加速度用縱坐標(biāo)表示加速度a a，橫坐標(biāo)表示作用力，橫坐標(biāo)表示作用力F F，即，即砂和桶的總重力砂和桶的總重力( (m+mm+m) )g g，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐

11、標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，作圖線。若圖線為一條過原點(diǎn)的上描出相應(yīng)的點(diǎn)，作圖線。若圖線為一條過原點(diǎn)的直線，就證明了研究對象質(zhì)量不變時(shí)其加速度與它直線，就證明了研究對象質(zhì)量不變時(shí)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(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并做好記錄，求出相應(yīng)的加速度重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并做好記錄，求出相應(yīng)的加速度, ,用縱坐標(biāo)表示加速度用縱坐標(biāo)表示加速度a a，橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼，橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)總質(zhì)量的倒數(shù) , ,在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描出相應(yīng)的點(diǎn)并作圖線，若圖線為一條

12、過原點(diǎn)結(jié)果描出相應(yīng)的點(diǎn)并作圖線，若圖線為一條過原點(diǎn)的直線的直線, ,就證明了研究對象所受作用力不變時(shí)其加速就證明了研究對象所受作用力不變時(shí)其加速度與它的質(zhì)量成反比。度與它的質(zhì)量成反比。 MM 1【注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)】 1. 1.一定要做好平衡摩擦力的工作一定要做好平衡摩擦力的工作, ,也就是調(diào)出也就是調(diào)出一個(gè)合適的斜面一個(gè)合適的斜面, ,使小車的重力沿著斜面方向的分力使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力正好平衡小車受的摩擦阻力. .在平衡摩擦力時(shí)在平衡摩擦力時(shí), ,不要不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上, ,即不要給小車加任何即不要給小車加任何牽引力牽引力

13、, ,并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動. . 2. 2.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟2 2、3 3不需要重復(fù)不需要重復(fù), ,即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后了摩擦力后, ,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量是改變小車和砝碼的總質(zhì)量, ,都不都不需要重新平衡摩擦需要重新平衡摩擦力力. . 3. 3.每條紙帶必須在每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出下打出. .只只有如此有如此, ,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉

14、小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力力. . 4. 4.改變拉力和小車質(zhì)量后改變拉力和小車質(zhì)量后, ,每次開始時(shí)每次開始時(shí)小車應(yīng)盡小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,并應(yīng)并應(yīng)先接通電源先接通電源, ,再放開小車再放開小車, ,且且應(yīng)應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車在小車到達(dá)滑輪前按住小車. . 5.5.作圖象時(shí)作圖象時(shí), ,要要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上上, ,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)側(cè). . 6. 6.實(shí)驗(yàn)過程中，紙帶、細(xì)線應(yīng)與長木板平行。實(shí)驗(yàn)過程中，紙帶、細(xì)線應(yīng)與長木板平行。 7. 7.為

15、提高測量精度為提高測量精度 (1)(1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點(diǎn), ,在后邊便在后邊便于測量的地方找一個(gè)起點(diǎn)于測量的地方找一個(gè)起點(diǎn). . (2) (2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位, ,即即從開始點(diǎn)起從開始點(diǎn)起, ,每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn), ,而相鄰計(jì)數(shù)而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T T=0.1 s. =0.1 s. 【誤差分析誤差分析】 1. 1.質(zhì)量的測量誤差質(zhì)量的測量誤差, ,紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測量誤差隔距離的測量誤差, ,拉線或紙帶不與木板平行等

16、都會拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差造成誤差. . 2. 2.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差 本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力的拉力( (實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力總重力),),存在系統(tǒng)誤差存在系統(tǒng)誤差. .小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量, ,誤差就越大誤差就越大; ;反之反之, ,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量, ,誤差誤差就越小就越小. .3.3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差平衡摩擦力不準(zhǔn)造

17、成誤差 在平衡摩擦力時(shí)在平衡摩擦力時(shí), ,除了不掛小盤外除了不掛小盤外; ;其他的都跟正其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣式實(shí)驗(yàn)一樣( (比如要掛好紙帶比如要掛好紙帶, ,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器),),勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等的距離相等. . 在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí), ,采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用用M M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m m表示，小車的加表示，小車的加速度可由小車后

18、拖動的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的點(diǎn)速度可由小車后拖動的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的點(diǎn)計(jì)算出：計(jì)算出：(1)(1)當(dāng)當(dāng)M M與與m m的大小關(guān)系滿足的大小關(guān)系滿足時(shí)，才可以時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。 紙帶紙帶m打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打點(diǎn)計(jì)數(shù)器MmM（2）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定, ,探究做探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系加速度與質(zhì)量的關(guān)系, ,以下做法錯誤的是以下做法錯誤的是:( ):( ) A A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上定滑輪系在小車上 B B每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力 C C小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器, ,且應(yīng)先接通電源且應(yīng)先接通電源 再釋放小車再釋放小車C圖：圖： ，D圖：圖： 。0FaC0FaDAC平衡摩擦力時(shí)，長木板的傾角過大了平衡摩擦力時(shí)，長木板的傾角過大了沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小沒有平衡摩擦力或木板的傾角過?。? 3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量質(zhì)量在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量質(zhì)量M M一定，探究加一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力