關(guān)于驗證牛頓第二定律實驗要點的分析

驗證牛頓第二定律實驗原理：驗證兩個方面的問題：一、當小車質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比；a∝F二、拉力一定時，加速度與小車質(zhì)量成反比。a∝(因為加速度與質(zhì)量的反比圖像為曲線，不易判斷圖像的準確程度，因此，要畫加速度與質(zhì)量倒數(shù)的正比圖像)即得到如下兩個圖像。二、實驗中必須注意的兩個要點：（1）、把繩子對小車的拉力作為小車的合外力；（2）、沙和沙桶的重力認為等于繩子的拉力；所以，就近似認為沙與沙桶的重力等于小車的合外力。第一、為了保證繩子的拉力等于小車的合外力，則必須用小車的重力抵消掉小車所愛的摩擦力。方法是將長木板不帶滑輪的一端墊高，直到不掛沙桶的小車拖著紙帶在長木板上能夠勻速滑行。判斷是還勻速滑行的方法是：看紙帶上打下的點是否均勻。如果不滿足這個條件，最終的實驗結(jié)果將會是下面兩種情況：直線1說明平衡摩擦力時，傾角過大；直線2說明平衡摩擦力時，傾角過小。第二、為了使沙和沙桶的重力近似等于繩子的拉力，則須滿足沙與沙桶的質(zhì)量遠小球小車的質(zhì)量?，F(xiàn)將這個結(jié)論的證明過程展示如下：以沙桶為研究對象：mg-以小車為研究對象：F由以上兩式可知：a=只有當a無限小時，沙和沙桶的重力才會近似等于繩子的拉力。根據(jù)上式可知：當M遠大于m時，a才會接近零值。如果不滿足這個條件，a將會趨近于g。圖線將出現(xiàn)彎曲。

若出現(xiàn)下面這種情況，則說明兩個條件均沒有滿足。練習：1、關(guān)于驗證牛頓第二定律的實驗，下列說法中不符合實際的是()A．通過同時改變小車的質(zhì)量及受到的拉力的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B．通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C．通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D．先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系2、在驗證牛頓第二定律實驗中，(1)某組同學用如圖甲所示裝置，采用控制變量的方法，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車受到的力的關(guān)系．下列措施中不需要和不正確的是________．①首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力就是細繩對小車的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動③每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力④實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力⑤實驗中應先放小車，然后再開打點計時器的電源A．①③⑤B．②③⑤C．③④⑤D．②④⑤(2)某組同學實驗得出數(shù)據(jù)，畫出a－F圖像如圖乙所示，那么該組同學實驗中出現(xiàn)的問題可能是________．A．實驗中摩擦力沒有平衡B．實驗中摩擦力平衡過度C．實驗中繩子拉力方向沒有跟平板平行D．實驗中小車質(zhì)量發(fā)生變化3、某學習小組用如圖所示裝置探究“加速度和力的關(guān)系”．該小組已經(jīng)測量了兩個光電門間的距離為L，遮光條的寬度為d，遮光條通過兩個光電門的時間分別為t1、t2，則：(1)小車的實際加速度可以表示為______．(用題中所給物理量表示)(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量．在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)，可在坐標紙上畫出a－F關(guān)系的點跡(如圖所示)．經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)存在一些問題，產(chǎn)生的主要原因可能是()A．軌道與水平方向夾角太大B．軌道保持了水平狀態(tài)，沒有平衡摩擦力C．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，造成上部點跡有向下彎曲趨勢D．所用小車的質(zhì)量太大，造成上部點跡有向下彎曲趨勢4、某同學設(shè)計了如圖3所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧秤固定在合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1。然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t。=1\*GB3①木板的加速度可以用d、t表示為a=；為零減小測量加速度的偶然誤差可以采用的辦法是（一種即可）。=2\*GB3②改變瓶中水的質(zhì)量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖像能表示該同學實驗結(jié)果的是。=3\*GB3③用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是A.可以改變滑動摩擦力的大小B.可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C.可以比較精確地測出摩擦力的大小D.可以獲得更大的加速度以提高實驗精度5、如圖所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖。圖中A為小車，B為砝碼及砝碼盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花打點計時器相連，計時器接50Hz交流電。小車A的質(zhì)量為m1，砝碼及砝碼盤B的質(zhì)量為m2。（1）下列說法正確的是。A．每次改變小車質(zhì)量時，應重新平衡摩擦力[來源:B．實驗時應先釋放小車后接通電源C．本實驗m2應遠大于m1D．在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應作a∝1M圖像（2）實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a-F圖像，可能是圖中的圖線。(選填“甲”、“乙”、“丙”)（3）如圖所示為某次實驗得到的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F7個計數(shù)點（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個打點計時器打下的點。本圖中沒有畫出）打點計時器用的是220V、50Hz的交流電源。由此可求得小車的加速度大小

m/s2。（結(jié)果保留二位有效數(shù)字）（2009·江蘇物理11，10分）“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖6甲所示。（1）在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖6乙所示。計時器打點的時間間隔為0.02s。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度a=m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（2）平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度a