物理系列教案：3.4《实验_验证牛顿第二定律》.doc

第4讲 验证牛顿第二定律 考点 验证牛顿第二定律的原理、步骤、数据处理以及误差分析 1．实验目的、原理 实验目的验证牛顿第二定律，即物体的质量一定所示，M和做加速运动时，可以得到 当Mm时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg． 本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测出相应的a，验证a与F的关系；第二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系． 2．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，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码． 3．实验步骤及器材调整 (1)用天平测出小车和小桶的质量M和， (2)按图所示把实验器材安装好． (3)平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止． (4)将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，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． (5)保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤(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 (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与F的关系． (7)保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复(5)、(6)验证a与M的关系． 4．注意事项 (1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角． (2)改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量 (3)每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度． 5．数据处理及误差分析 (1)该实验原理中T=，可见要在每次实验中均要求Mm，只 (2)在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能M时，不再重复平衡摩擦力． (3)在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用l／M表示，这样才能使图 [例1] （2008·广州一模）用如图（甲）所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力. （1）某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图（乙），直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止.请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？ 答： . （2）如果这位同学先如（1）中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M（小车质量）保持不变情况下的a—F图线是下图中的 （将选项代号的字母填在横线上）. （3）打点计时器使用的交流电频率f=50Hz. 下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a= . 根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小 为 m/s2（结果保留两位有效数字）. 高考重点热点题型探究 热点 牛顿第二定律 [真题1]（2007·广东）如图3-14-7 (a)所示，小车放在斜面上，车前端拴有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连.开始时，小车停在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的距离.启动计时器，释放重物，小车在重物牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离.打点计时器使用的交流电频率为50Hz. 图3-14-7（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三 段，纸带运动方向如图箭头所示. (1)根据所提供的纸带和数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为 m/s2（计算结果保留两位有效数字）. (2) 打a段纸带时，小车的加速度是2.5m/s2，请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的 . (3) 如果重力加速度取，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 . 【真题2】（2008年宁夏卷）.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系