1、實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律F=ma 2掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法 實(shí)驗(yàn)方法 用控制變量法 實(shí)驗(yàn)原理 (1)控制m不變，改變質(zhì)量F,討論加速度a與力F的關(guān)系; (2) 控制F不變，改變質(zhì)量m，討論加速度a與m的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計時器、紙帶、復(fù)寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺,實(shí)驗(yàn)步驟 1用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0. 2按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力),3平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊，反復(fù)移動薄木

2、塊的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動時可以保持勻速運(yùn)動狀態(tài),這時小車拖著紙帶運(yùn)動時受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分力平衡 4把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤,小盤里放砝碼,先接通電源再放開小車,打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列的點(diǎn).計算小盤和砝碼的重力，在小盤和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件下,可以認(rèn)為等于小車所受的合外力,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 6保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變，改變小車上砝碼的個數(shù)。計算砝碼和小車的總質(zhì)量M，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并由紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度填入表(二)中,表(二),二、數(shù)據(jù)處理

3、1.需要計算各種情況下所對應(yīng)的小車的加速度，可使用“研究勻變速直線運(yùn)動”的方法：先在紙帶上標(biāo)明計數(shù)點(diǎn)，測量各計數(shù)點(diǎn)間的距離，根據(jù)逐差法計算各條紙帶對應(yīng)的加速度.,2摩擦力平衡不準(zhǔn)確造成誤差，在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的均與正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計時器)，勻速運(yùn)動的標(biāo)志是打點(diǎn)計時器打出的紙帶上各相鄰兩點(diǎn)間的距離相等 3質(zhì)量的測量誤差、紙帶上打點(diǎn)計時器打點(diǎn)間隔距離的測量誤差、細(xì)繩或紙帶不與木板平行等都會引起誤差,注意事項(xiàng) 1在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著紙帶勻速運(yùn)動 2整個實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝

4、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每條紙帶都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改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)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)定滑輪前按住小車 5作圖象時，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱地分布在所作直線的兩側(cè) 6作圖時兩軸標(biāo)度比例要適當(dāng)，各量須采用國際單位這樣作圖線時，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密，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(diǎn)，在后邊便于測量的地方找一個起點(diǎn) (2)可以把每打五次點(diǎn)的時

5、間作為時間單位，即從開始點(diǎn)起,每五個點(diǎn)標(biāo)出一個計數(shù)點(diǎn)，則相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為T0.1 s.,拓展創(chuàng)新 本實(shí)驗(yàn)中可以用氣墊導(dǎo)軌來代替長木板,這樣就省去了平衡小車摩擦力的麻煩,小車的加速度也可以利用傳感器，借助于計算機(jī)來處理,考點(diǎn)1對實(shí)驗(yàn)操作與原理的考查 (2012高考安徽卷)如圖甲為“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶的總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮?甲,(1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是() A將長木板水平放置,讓小車連著已經(jīng)

6、穿過打點(diǎn)計時器的紙帶,給打點(diǎn)計時器通電，調(diào)節(jié)m的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動 B將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計時器通電,輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動 C將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動,(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m和M的選取，以下最合理的一組是 () AM200 g，m10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g BM200 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g CM400 g，m1

7、0 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g DM400 g，m20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g,(3)如圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出.量出相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為：sAB4.22 cm、sBC4.65 cm、sCD5.08 cm、sDE5.49 cm、sEF5.91 cm、sFG6.34 cm.已知打點(diǎn)計時器的工作頻率為50 Hz，則小車的加速度a_m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 乙,考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和誤差分析 (2013南平模擬)某組同學(xué)設(shè)計了“探究加速度a

8、與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)圖為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有細(xì)砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于細(xì)砂和小桶的總重量,(1)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時，某同學(xué)按照自己的方案將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注，但尚未完成圖象(如圖甲所示)請繼續(xù)幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)系中的圖象 甲乙 (2)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖乙，該圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，試分析圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因,【解析】(1)將坐標(biāo)系中各點(diǎn)連成一條 直線，連接時應(yīng)使直線過盡可能多的點(diǎn)， 不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對稱

9、地分布在直 線的兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯誤 數(shù)據(jù)，不予考慮，連線如圖所示 (2)圖線與橫軸有截距，說明實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠 【答案】(1)見解析(2)實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠,【范例】如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證牛頓運(yùn)動定律，小車上固定一個盒子，盒子內(nèi)盛有砂子砂桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)砂子質(zhì)量)記為m，小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)砂子質(zhì)量)記為M.,(1)驗(yàn)證在質(zhì)量不變的情況下，加速度與合力成正比從盒子中取出一些砂子，裝入砂桶中，稱量并記錄砂桶的總重力mg，將該力視為合力F，對應(yīng)的加速度a則從打下的紙帶中計算得出多次改變合力F的大小，每次都會得到一個相應(yīng)的加速度本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的砂子取自小車中，故系統(tǒng)的總質(zhì)量不變以合力F為橫軸，以加速度a為縱軸，畫出aF圖象，圖象是一條過原點(diǎn)的直線,aF圖象斜率的物理意義是_ 你認(rèn)為把砂桶的總重力mg當(dāng)做合力F是否合理？ 答：_.(選填“合理”或“不合理”) 本次實(shí)驗(yàn)中，是否應(yīng)該滿足Mm這樣的條件？ 答：_(選填“是”或“否”)； 理由是_,(2)驗(yàn)證在合力不變的情況下，加速度與質(zhì)量成反比保持桶內(nèi)砂子質(zhì)量m不變，在盒子內(nèi)添加或去掉一些砂子，驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系本次實(shí)驗(yàn)中，桶內(nèi)的砂子總質(zhì)量