1、錦州市黑山縣黑山中學(xué)物理組錦州市黑山縣黑山中學(xué)物理組 康紅鋼康紅鋼 歡迎指導(dǎo)交歡迎指導(dǎo)交流流1.控制質(zhì)量控制質(zhì)量m不變，探究加速度不變，探究加速度a與合外力與合外力F的關(guān)系；的關(guān)系；2.控制合外力控制合外力F 不變，探究加速度不變，探究加速度a與質(zhì)量與質(zhì)量m的關(guān)系；的關(guān)系；要測定小車的加速度，必須首先測定哪些物理量？要測定小車的加速度，必須首先測定哪些物理量？小車運(yùn)動的位移小車運(yùn)動的位移s小車運(yùn)動位移小車運(yùn)動位移s所用時(shí)間所用時(shí)間t實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)計(jì)不同，小車加速度的計(jì)算方法不同。實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)計(jì)不同，小車加速度的計(jì)算方法不同。探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)器材： 小車、打點(diǎn)計(jì)

2、時(shí)器、紙帶、一端帶滑輪的長木板、細(xì)線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平1、小車質(zhì)量的測量用 。 天平2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用途是：打出紙帶，測量計(jì)算小車的加速度。實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖一個(gè)木塊正在傾角為為的三角 斜面上勻速下滑，試求斜面的動摩擦因數(shù)。 如果此時(shí)給物體加上一個(gè)沿斜面向下的力F，那物體現(xiàn)在受到的合外力是多少？NGcosGsinGNmgcostancossincossinmgNmg 如何來平衡摩擦力？ 我們將長木板傾斜一定角度，應(yīng)該等于arctan，此時(shí)物體在斜面上。 受到的合外力為0。做實(shí)驗(yàn)時(shí)肯定無法這么準(zhǔn)確,我們只要把木板傾斜到物體在斜面上大致能夠勻速下滑（可以根據(jù)紙帶上的點(diǎn)來判斷） 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟

3、: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和和m ，把數(shù)據(jù)記錄下來。把數(shù)據(jù)記錄下來。2按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把掛小桶用按如圖裝置把實(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。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

4、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M和和m記錄下來。把細(xì)線系在小車上記錄下來。把細(xì)線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶并繞過滑輪懸掛小桶,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再做再做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

5、，橫坐標(biāo)表示作用力，橫坐標(biāo)表示作用力F，即，即砂和桶的總重力砂和桶的總重力(m+m)g，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面，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，橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼，橫坐標(biāo)表示小

6、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)結(jié)果描在坐標(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，若圖線為一條過原點(diǎn)的直線出相應(yīng)的點(diǎn)并作圖線，若圖線為一條過原點(diǎn)的直線,就證明了研究對象所受作用力不變時(shí)其加速度與它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。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), ,

7、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, ,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, ,都不需要重新平衡摩擦都不需要重新平衡摩擦力力. . 3. 3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的每條紙帶必須在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

8、下打出總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出. .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)小車應(yīng)盡每次開始時(shí)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)先接通電源并應(yīng)先接通電源, ,再放開小車再放開小車, ,且且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車應(yīng)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), ,要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線要使盡可能多的點(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

9、線兩側(cè)側(cè). . 6. 6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng), ,各量須采用各量須采用國際單位國際單位. .這樣作圖線時(shí)這樣作圖線時(shí), ,坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密, ,誤誤差會小些差會小些. . 7. 7.為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

10、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. 加速度加速度 a 與物體所受合外力與物體所受合外力F 成正比。成正比。Fa 即即加速度加速度 a 與物體質(zhì)量與物體質(zhì)量m 成反比。成反比。ma1 即即即即mFa maF kmaF maF 交流與思考交流與思考: :為何小盤及砝碼的重力不等于繩子為何小盤及砝碼的重力不等于繩子的拉力？如何才能減小由此造成的測量誤差？的拉力？如何才能減小由此造成的測量誤差？ 提示提示: :令小車帶上紙帶在斜面上平衡阻力后掛上令小車帶上紙帶在斜面上平衡阻力后掛上小盤小盤, ,使小車和小盤一起加速運(yùn)動時(shí)繩的拉力大小為使小車和小盤一起加速運(yùn)動時(shí)繩的

11、拉力大小為F FT T, ,小車總質(zhì)量為小車總質(zhì)量為M M, ,小盤及砝碼總質(zhì)量為小盤及砝碼總質(zhì)量為m m, ,它們的加它們的加速度為速度為a a, ,由牛頓第二定律由牛頓第二定律, ,對對M M有有F FT T= =MaMa 對對m m有有mgmg- -F FT T= =mama 聯(lián)立解得聯(lián)立解得F FT T= = 可見可見, ,欲使欲使F FT Tmgmg, ,則必有則必有 0,0,故有故有m mM M為條件為條件. .實(shí)驗(yàn)操作中一般保持實(shí)驗(yàn)操作中一般保持M M2020m m, ,否則否則, ,系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差較大較大. .gMmmgmMMm1Mm【誤差分析誤差分析】 1. 1.質(zhì)量的測量

12、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)

13、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. . 在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車來做在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車來做“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定 律律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)時(shí), ,下列說法中正確的是下列說法中正確的是( )( )A

14、.A.平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力時(shí), ,應(yīng)將砝碼及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪應(yīng)將砝碼及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪 拴在小車上拴在小車上B.B.連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行 C.C.平衡摩擦力后平衡摩擦力后, ,長木板的位置不能移動長木板的位置不能移動 D.D.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解析解析 本題考查實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)本題考查實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng), ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A中中平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力時(shí), ,不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼( (或小桶或小桶) )通過細(xì)繩

15、栓在小車上通過細(xì)繩栓在小車上,A,A錯(cuò)錯(cuò); ;選項(xiàng)選項(xiàng)B B、C C、D D符合正確的符合正確的操作方法操作方法,B,B、C C、D D對對. .BCD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表示，小車的表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的加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：點(diǎn)計(jì)算出：(1)當(dāng)當(dāng)M與與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

16、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(cuò)誤的是以下做法錯(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)繩通過定平衡摩擦力時(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)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 D小車運(yùn)動的加速

17、度可用天平測出小車運(yùn)動的加速度可用天平測出m以及小車質(zhì)量以及小車質(zhì)量M，直接用公式直接用公式 amg/M求出。求出。（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)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不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)得到的當(dāng)，二位同學(xué)得到的aF關(guān)系關(guān)系 分別如下圖分別如下圖C、D所示所示(a是小車是小車 的加速度的加速度.F是細(xì)線作用于小車是細(xì)線作用于小車 的拉力的拉力)。其原因分別是：。其原因分別是：C圖：圖： ，D圖：圖： 。0FaC0FaDACD平衡摩擦力時(shí)，長木板的傾角過大了平衡摩擦力

18、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小現(xiàn)要驗(yàn)證現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動的加速度與它所當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動的加速度與它所受的合外力成正比受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計(jì)時(shí)器一一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺。個(gè)、米尺。填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗(yàn)步驟（不考慮填入適當(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）：摩擦力的影響）： 讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開始下滑至斜面底端從靜止開始下滑至斜面

19、底端A2，記下所用的時(shí)間記下所用的時(shí)間t 用米尺測量用米尺測量A1與與A2之間的距離之間的距離s，則小車的加速度，則小車的加速度a=_。 用米尺測量用米尺測量A1相對于相對于A2的高的高h(yuǎn)。設(shè)小車所受重力為。設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力，則小車所受的合外力F_。A1A22s/t2mgh/s 改變改變 ，重復(fù)上述測量。，重復(fù)上述測量。 以以h為橫坐標(biāo)，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。為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條過原點(diǎn)的直線，則可以驗(yàn)證如能得到一條過原點(diǎn)的直線，則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動的加速度與它所受的合外力成正比定時(shí)，物體運(yùn)動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。這一規(guī)律。斜面傾角（或填斜面傾角（或填h的數(shù)值）的數(shù)值）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，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木板上，實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示：一木塊放在水平光滑長木板上，左側(cè)拴有一不可