实验四-验证牛顿运动定律.ppt

* 实验四 验证牛顿运动定律 实验准备 实验目的 控制变量 力 质量 学会用_________法来研究物理规律；探究_______与____、 ________的关系，进而验证牛顿第二定律． 实验原理 控制变量 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__________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，再控制细砂和砂桶的质量不变， 即力 F 不变，改变小车质量 M，讨论加速度 a 与 M 的关系． 加速度 实验器材 打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有滑轮的长木 板、砂桶、细绳、细砂、低压交流电源、天平、刻度尺、砝码． 实验过程 实验步骤 (1)用天平分别测出______和___________的质量 M 和 m， 把数值记录下来． 砂和砂桶 (2)按图 S4-1 所示把实验器材安装好． 图 S4-1 小车 (3)平衡摩擦力：在长木板_________的一端下面垫上一块 薄木板，反复移动其位置，直至_________的小车刚好在斜面上 保持____________为止． (4)将砂桶通过细绳系在小车上，先_________后_________， 使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸 带上标上号码． 放开小车 (5)保持__________不变，改变砂桶中的细砂量，重复步骤 (4)，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的 数据填写在表内． 细砂和砂桶的质量 (6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在 坐标系上描点，画出相应的图线以验证 a 与 F 的关系． (7)保持__________________不变，改变小车的质量(在小车 上增减砝码)，重复上述步骤(5)、(6)，验证 a 与 M 的关系． 没有滑轮 未挂沙桶 匀速直线运动 接通电源 小车的质量 注意事项 (1) 每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量 _________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． 远大于 (2)改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近 ___________，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． 打点计时器 (3)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的两侧． 实验分析 (4)作图时两坐标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． (5)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单位时间，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 s. 图象分析 (1)未平衡阻力对图象的影响：对小车在倾斜的木板上的受 力情况进行分析，如图 S4-2 所示，f 为 M 受到的摩擦力，f′为 纸带等的阻力．由牛顿第二定律可得 a＝ F＋(Mgsin θ－f－f′) M 因此调节θ可平衡摩擦力，并且只要平衡一次即可． 图 S4-2 ①若摩擦力未平衡或平衡不足(θ太小)，则 a00，此时 a-F 图象如图 S4-3 甲所示． 图 S4-3 ②若摩擦力平衡过度(θ太大)，则 a00，此时 a-F 图象如图 乙所示． (2)平衡摩擦力和阻力后，如果砂桶和细砂的质量 m 太大， 会使图线弯曲．实际上小车受到的拉力与 mg 并不相等．由牛 即 a-F 图象会随着 F 的不断增大往 F 轴弯曲．如图 S4-4 所示． 因此做实验时要保证 M?m. 图 S4-4 图 S4-5 实验改进 本实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了平 衡小车摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，借助 于计算机来处理． 》》》考点1 实验原理、步骤及器材的调整 ⊙重点归纳 平衡摩擦力的方法 (1)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．让小车拖着纸带打点运动，调整 长木板的倾角，直到纸带上打点均匀为止． (2)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． ⊙典例剖析 例 1：(2015 年广东惠州二调)某同学设计了如图 S4-7 甲、 乙所示的实验装置来探究加速度与物体质量、物体受力的关系． 甲 乙 丙 图 S4-7 (1)______( 填“甲”或“乙”) 实验装置比