實驗四驗證牛頓第二定律1.學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律.2.驗證牛頓第二定律.3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法.二、實驗原理一、實驗?zāi)康?、利用砂及砂桶通過細(xì)線牽引小車做加速運動的方法，采用控制變量法研究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。如圖所示，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使小車所受的阻力忽略，當(dāng)M和m做加速運動時，可以得到：

當(dāng)M﹥﹥m時，可近似認(rèn)為小車所受的拉力T等于mg。2、控制變量法：驗證牛頓第二定律(實驗)（1）保持小車的質(zhì)量M不變，改變m（即拉力）的大小，測出相應(yīng)的a，探究a與F的關(guān)系；（2）保持m（即拉力）不變，改變M的大小，測出小車運動的加速度a，探究a與M的關(guān)系．2、控制變量法：三．實驗器材驗證牛頓第二定律(實驗)四、實驗步驟(如圖所示)1.用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0。2.把一端附有定滑輪的長木板放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點計時器固定在長木板上遠(yuǎn)離滑輪的一端,連接好電路。

打點計時器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小盤，細(xì)繩，夾子，低壓交流電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺，砝碼。三．實驗器材驗證牛頓第二定律(實驗)3.平衡摩擦力:小車的尾部掛上紙帶,紙帶穿過打點計時器的限位孔,將木板無滑輪的一端稍微墊高一些,使小車在不掛小盤和砝碼的情況下,能沿木板做勻速直線運動.這樣小車所受重力沿木板的分力與小車所受摩擦力平衡.在保證小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下,可以近似認(rèn)為小盤和砝碼的總重力大小等于小車所受的合外力的大小。4.把小車停在打點計時器處，掛上小盤和砝碼,先接通電源,再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑，打出一條紙帶。計算小盤和砝碼的重力，即為小車所受的合外力，由紙帶計算出小車的加速度,并把力和對應(yīng)的加速度填入表(一)中。5.改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù),重復(fù)步驟4,并多做幾次.驗證牛頓第二定律(實驗)6.保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變,在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動打出紙帶.計算砝碼和小車的總質(zhì)量M,并由紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度。7.改變小車上砝碼的個數(shù),重復(fù)步驟6,并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表(二)中.表(一)實驗次數(shù)加速度a/(m·s-2)小車受力F/N1

2

3

4

驗證牛頓第二定律(實驗)表(二)實驗次數(shù)加速度a/(m·s-2)小車和砝碼的總質(zhì)量

M/kg1

2

3

驗證牛頓第二定律(實驗)五、數(shù)據(jù)處理1.需要計算各種情況下所對應(yīng)的小車加速度,可使用“研究勻變速直

線運動”的方法:先在紙帶上標(biāo)明計數(shù)點,測量各計數(shù)點間的距離,根

據(jù)公式a=

計算加速度.2.需要記錄各組對應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F,然后建立直角坐

標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示作用力F,描點畫a

F圖象,如果圖象是一條過原點的直線,便證明加速度與作用力成正比.再記錄

各組對應(yīng)的加速度a與小車和砝碼總質(zhì)量M,然后建立直角坐標(biāo)系,用

縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示總質(zhì)量的倒數(shù)

,描點畫a

圖象,如果圖象是一條過原點的直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比.六、注意事項驗證牛頓第二定律(實驗)六、注意事項1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是調(diào)出一個合適的斜面,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.在平衡摩擦

力時,不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引

力,并要讓小車拖著紙帶運動.2.整個實驗平衡了摩擦力后,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,都不需要重新平衡摩擦力.3.每條紙帶必須在滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條

件下打出.只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力.4.改變拉力和小車與砝碼質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.驗證牛頓第二定律(實驗)5.作圖象時,要使盡可能多的點在所作直線上,不在直線上的點應(yīng)盡可

能對稱分布在所作直線兩側(cè).6.作圖時兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng).各量須采用國際單位.這樣作圖線

時,坐標(biāo)點間距不至于過密或過疏,誤差會小些.7.為提高測量精度(1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點,在后邊便于測量的地方找一個

起點.(2)可以把每打五次點的時間作為時間單位,即從開始點起,每五個點標(biāo)出一個計數(shù)點,而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1s.例題講解驗證牛頓第二定律(實驗)驗證牛頓第二定律(實驗)驗證牛頓第二定律(實驗)【例2】在探索a與F、m關(guān)系的實驗中備有下列器材：

A．打點計時器；B．天平；C．秒表；D．低壓交流電源；E．電池；F．紙帶；G．細(xì)繩、砝碼、小車、砂和桶。其中多余的器材是_______________．缺少的器材是________________________．CE附有定滑輪的長木板、刻度尺