【高考第一轮复习物理】实验：验证牛顿第二定律

1、 实验目的验证牛顿第二定律;学会用控制变量法研究物理规律;学会利用图象处理数据. 实验原理保持作用力不变,确定加速度与质量的大小关系;保持质量不变,探究加速度跟合外力的关系;作出a -F 图象和a -1M 图象,确定其关系.实验器材小车,砝码,小桶,砂,细线,附有定滑轮的长木板,垫木,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,托盘天平及砝码,米尺。 实验步骤1.用天平测出小车和小桶的质量M 和M,把数据记录下来。2.按如图装置把实验器材安装好,只是不把挂小桶用的细线系在小车上,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垫木,反复移动垫木的位置,直至小车在斜面上运动时

2、可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断。4.在小车上加放砝码,小桶里放入适量的砂,把砝码和砂的质量m 和m记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。5.保持小车的质量不变,改变砂的质量(要用天平称量,按步骤4再做5次实验。6.算出每条纸带对应的加速度的值。7.用纵坐标表示加速度a ,横坐标表示作用力,即砂和桶的总重力(M+mg ,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线。若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。8.保持砂和小桶的质量不变,在小车上

3、加放砝码,重复上面的实验,并做好记录,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a ,横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数mM 1 ,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线,若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。实验结论加速度与合外力成正比,与质量成反比. 注意事项1。1.砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的102.在平衡摩擦力时,不要悬挂小桶,但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3.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,

4、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.4.作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧,但如遇个别特别偏离的点可舍去。5.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.误差来源1.测量误差(1质量的测量.(2打点间隔距离的测量.2.操作误差(1拉线或纸带不与木板平行.(2倾斜角度不当,平衡摩擦力不准.3.原理误差本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力,存在系统误差。 (2009江苏高考“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实

5、验装置如图甲所示. (1在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02 s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度a= _m/s2.(结果保留两位有效数字(2平衡摩擦力后,将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表: 请根据实验数据在图中作出a-F的关系图象. (3根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点.请说明主要原因. (1由题意知T=0.1 s,x=(3.68-3.5210-2 m.根据x=aT2,得a=0.16 m/s2.(2根据图中数据,合理地设计横纵坐标的刻度值,使图线的倾斜程度不至于太大,也不至于太小,45左