實(shí)驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓第二定律

1、實(shí)驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)原理:實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 驗(yàn)證牛頓第二定律。1如圖所示裝置，保持小車質(zhì)量M不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量m，從而改變細(xì)線對(duì)小車的牽引力F(當(dāng)mM時(shí)，F(xiàn)=mg近似成立)，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度a,由多組a、F數(shù)據(jù)作出加速度和力的關(guān)系a-F圖線，驗(yàn)證加速度是否與外力成正比。mM打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶2保持小桶和砂的質(zhì)量不變，在小車上加減砝碼, 改變小車的質(zhì)量M，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度a, 由多組a、M數(shù)據(jù)作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系a-M-1圖線, 驗(yàn)證加速度是否與質(zhì)量成反比。實(shí)驗(yàn)器材:小車，砝碼，小桶，砂, 細(xì)線，附有定滑輪的長(zhǎng)木板,墊塊，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，低壓交流電源, 導(dǎo)線兩根, 紙帶,托盤天平及

2、砝碼，米尺。實(shí)驗(yàn)步驟:1用調(diào)整好的天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量M和m ，把數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。2按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把掛小桶用的細(xì)線系在小車上，即不給小車加牽引力。3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊塊，反復(fù)移動(dòng)墊塊的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（可以從紙帶上打的點(diǎn)是否均勻來(lái)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(lái)。把細(xì)線系在小車上并繞過(guò)滑輪懸掛小桶,接通電源,放開(kāi)小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn),取下紙帶,在紙帶上寫上編號(hào).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(shí)驗(yàn)。 6算出每條

3、紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值。7用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，即砂和桶的總重力(m+m)g，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，作圖線。若圖線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線，就證明了研究對(duì)象質(zhì)量不變時(shí)其加速度與它所受作用力成正比。8保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，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a，橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) ,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，若圖線為一條過(guò)原點(diǎn)的直線,就證明了研究對(duì)象所受作用力不變時(shí)其加速度與它的質(zhì)量成反比。 注意事項(xiàng):1砂和小桶的總質(zhì)量不要超過(guò)小車和砝碼的總質(zhì)量的1/10，為什么？2在平衡摩擦力時(shí)，

4、不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)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作圖時(shí)應(yīng)該使所作的直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn),不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對(duì)稱地分布在直線的兩側(cè)，但如遇個(gè)別特別偏離的點(diǎn)可舍去。 例題講解1(10分)在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示：一木塊放在水平光滑長(zhǎng)木板上，左側(cè)拴有一不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟線，跨過(guò)固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，重物的質(zhì)量為m .木塊右側(cè)與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左做勻加速運(yùn)動(dòng).圖甲給出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點(diǎn)，它

5、們之間的距離分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電周期為T0. 根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器木塊紙帶重物電源插頭乙單位:（cm）s1s2s3s4s5s6甲（1）木塊的加速度a= .（2）細(xì)線對(duì)木塊的拉力T= .（3）為了減少誤差,你認(rèn)為應(yīng)采取什么措施?解： （1）木塊的加速度，（2）細(xì)線對(duì)木塊的拉力（3）為了減少誤差, 應(yīng)采取的措施： 木塊的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量 ；實(shí)驗(yàn)前將木板右端稍墊高，直至木塊在細(xì)線未掛上重物時(shí)能沿木板勻速下滑 。2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)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的

6、加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的點(diǎn)計(jì)算出：(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。 紙帶m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,探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系,以下做法錯(cuò)誤的是:( ) A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上 B每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力 C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 D小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式 amg/M求出。（3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，二位同學(xué)得到

7、的aF關(guān)系 分別如下圖C、D所示(a是小車 的加速度.F是細(xì)線作用于小車 的拉力)。其原因分別是：C圖： ，D圖： 。0FaC0FaDACD平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大了沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)小3現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面（如圖）、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺。（1）填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖郑晟埔韵聦?shí)驗(yàn)步驟（不考慮摩擦力的影響）： 讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開(kāi)始下滑至斜面底端A2，記下所用的時(shí)間t 用米尺測(cè)量A1與A2之間的距離s，則小車的加速度a=_。 用米尺測(cè)量A1相對(duì)于A2的高h(yuǎn)。設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力F_。A1A22s/t2mgh/s 改變 ，重復(fù)上述測(cè)量。 以h為橫坐標(biāo)， 1 / t2 為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。（2）在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是： 調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑。測(cè)量此時(shí)A1點(diǎn)相對(duì)于斜面底端A2的高度ho。 進(jìn)行（1）中的各項(xiàng)測(cè)量。 計(jì)算與作圖時(shí)用（hh