第3章第3单元实验：验证牛顿第2定律.pptVIP

一、实验目的 1．学会用控制变量法研究物理规律． 2．验证牛顿第二定律． 3．掌握利用图象处理数据的方法．;二、实验原理 探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系． 三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板，小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺．;四、实验步骤 1．用天平测出小车和小盘的质量M和M′，把数值记录 下来． 2．按照如图3－3－1所示装置把实验器材安装好，只是不 把悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力)．;3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上 一块薄木块，反复移动木板的位置，直至小车在斜面 上运动时可以保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带 运动时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向 上的分力平衡． 4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源 再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的 点．打点完成后切断电源，取下纸带，在纸带上标上 纸带号码．;5．保持小车及车内砝码的质量不变，在小盘内放入质量 为m′的砝码，重复步骤4.在小盘内分别放入质量为 m″，m，…的砝码，再重复步骤4.m′，m″，m …的数值都要记录在纸带上(或表格内)． 6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数 点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度 的值．;7．用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果 在坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上， 便证明了加速度与作用力成正比． 8．保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也 需作好记录)，重复上述步骤，用纵坐标表示加速度a， 横坐标表示小车砝码总质量的倒数，在坐标平面上根 据实验结果画出相应的点，如果这些点是在一条直线 上，就证明加速度与质量成反比．;五、数据处理 1．把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：;由以上数据画出它的a－F关系图象如图3－3－2所示． 通过a－F关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比．;2．把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填 在下表中：;由以上数据画出它的a－M图象及a－ 图象，如图3－3－3甲、乙所示． 图3－3－3 通过a－M和a－ 关系图象，我们可以得出小车的加速度a与质量M成反比，与质量的倒数 成正比．;六、注意事项 1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适 的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡 小车受的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂重 物的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力， 并要让小车拖着打点的纸带运动． 2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力 后，不管以后是改变重物质量，还是改变小车和砝码 的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．;3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远 大于重物质量的条件下打出．只有如此，重物重力才 可视为小车受到的拉力． 4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近 打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在 小车到达滑轮前按住小车．;5．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直 线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧． 6．作图时两轴标度比例要选择适当．各量须采用国际单 位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会 小些．;7．为提高测量精度，可以采取下列措施： (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量 的地方找一个起点． (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始 点起，每隔四个点标出一个计数点，而相邻计数点间 的时间间隔为T＝0.1秒．;七、误差分析 1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的 测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差． 2．因实验原理不完