广东省河源中学2014年高中物理 第四章 验证牛顿第二定律课件 粤教版必修1.ppt

4)保持小车质量M不变，改变沙和沙桶质量m，有甲、乙位同学根据实验数据作出了加速度 a 随合力 F 的变化图线如下图甲、乙所示．其中图线不通过原点，甲的主要原因_______ ___________。 乙的主要原因 。 甲 平衡摩擦力过度(或斜面倾角过大) 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(即斜面倾角过小) * 实验验证牛顿第二定律 * 1、实验目的：探究a与F合关系，a与M关系. 2、实验原理：①控制变量法 （1）保持小车的质量M不变，探究a与力F的关系， （2）再保持托盘和砝码的质量m不变，改变小车质量M，探究a与M的关系． * ②图像法处理数据： F合 * 3．实验器材 打点计时器，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，沙，交流电源，天平，刻度尺，砝码． T f ∴ F合=T-f * 注意：每次改变小车质量时，无需重新平衡摩擦力 4、平衡摩擦力 1）在长木板不带滑轮的一端下垫一块薄木板 2）轻推小车，反复移动薄木板位置，直至不挂托盘的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止. （打出一条分布均匀的纸带） * 用天平测出小车和托盘的质量 M 和 m0 2) 按图把实验器材安装好，并平衡好摩擦力 3) 悬挂装有适量砝码的砝码盘. 先接通电源，再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，取下纸带。 5、实验步骤 * 4) 保持小车质量M不变，改变托盘中砝码的质量m，即改变小车所受牵引力F，重复步骤3 5、实验步骤 5）保持砝码和托盘总质量m不变，在小车上加砝码，即改变小车M，重复步骤3 6）选取几条理想的纸带，分别计算出各纸带对应的加速度. 根据实验数据，画出a—F，a-1/M图像. * T = F合 加速度： F合=T 当 M?m 时， 可近似认为小车所受的拉力 T＝mg， 即小车所受的合外力 F合＝mg. * 6、注意事项 1)平衡摩擦力：实验首要工作。不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．衡了平摩擦力后，不需再重新平衡摩擦力． 2)实验条件：M(车)?m(托盘和砝码)，托盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力，即对车F合=mg． 3)一先一后：每次开始时，细线要与木板平行，小车应尽量靠近打点计时器，并先接通电源，后释放小车 4)作图：作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位．且作a-F图像和a-1/M图像 * 例1：如下图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有装置和操作中的主要错误是：（至少三项）____ ①未平衡摩擦力 　 　 ②使用直流电源 ③牵引小车的细线不与木板平行　 　 ④开始实验时，小车离打点计时器太远 * 例2：验证牛顿第二定律实验中说法正确的是(　) A.平衡摩擦力时，重物应用细线通过定滑轮系在小车上 B.实验中始终保持小车的质量远远大于重物的质量 C.实验中若用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比 D.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力 * 7、图像分析 弯曲原因：不满足M m * 未平衡摩擦力或倾角过小（如：未取下沙桶） 平衡摩擦力倾角过大（如：未轻推小车） 7、图像分析 未平衡摩擦力或倾角过小（如：未取下沙桶） * 激光 8、用光电门证F=ma 档光片通过光电门时的速度： * 例3：某实验小组利用下图所示的实验装置来探究：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受合外力的关系。 * 1)已知遮光片的宽度为d,图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离为s，.该实验小组在做实验时，将滑块从图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝____________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝____________， 则滑块的加速度的 表达式a＝____________. (均用字母表示) * 2）改变钩码的质量，重复实验。据实验数据作出a-F图像，如右图甲。 A (1)OA段是直线，你可得到的结论： B 在实验误差允许外围内， (2)OB段弯曲的原因是： 当物体质量一定时，物体的加速度与其所受合外力成正比 不满足滑块的质量M远大于钩码的质量m * 3)为减小测量a时的实验误差，可采取的方法是( ) A．增大两挡光片宽度d B．减小两挡光片宽度d C．增大两挡光片间距s D．减小两挡光片间距s * 例4：在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如下图所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．（交流电频率为5