广东省河源中学高中物理 第四章 验证牛顿第二定律课件 粤教版必修1.ppt

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 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 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m02 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 未平衡摩擦力 使用直流电源 牵引小车的细线不与木板平行 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 t1 遮光条通过光电门2的时间 t2 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 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db 减小两挡光片宽度dc 增大两挡光片间距sd 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50hz 1 当m与m的大小关系满足 时 才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力 2 某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验 其具体操作步骤如下 以下做法正确的是 a 平衡摩擦力时 应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上b 每次改变小车的质量时 不需要重新平衡摩擦力c 实验时 先放开小车 再接通打点计时器的电源 m m 的加速度大小为 m s2 保留两位有效数字 3 下图为某次实验得到的纸带 根据纸带可求出小车 3 2 4 保持小车质量m不变 改变沙和沙桶质量m 有