实验探究牛顿第二定律

实验探究牛顿第二定律第1页，共24页，2023年，2月20日，星期六某同学用打点计时器测定加速度，在得到的纸带上选取七个计数点（相邻两个计数点之间还有四个点未画出）,如图所示，图中x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm。已知打点计时器所用交流电频率为50Hz，求CDEF四点的瞬时速度。填于表格中；求加速度的大小（结果保留两位有效数字）。ABCDEFGx1x2x3x4x5x6第2页，共24页，2023年，2月20日，星期六纸带分析1：瞬时速度的求解图中x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cmVc=VD=VE=VF=ABCDEFGx1x2x3x4x5x6瞬时速度CDEF（m/s）0.550.600.650.70第3页，共24页，2023年，2月20日，星期六纸带分析2：加速度的求解瞬时速度CDEF（m/s）0.550.600.650.70第4页，共24页，2023年，2月20日，星期六纸带分析2：加速度的求解2.逐差法求加速度（偶数组）图中x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm。Δx1=x4-x1=3a1

T2a1=（x4-x1）

/3T2Δx2=x5–x2=3a2

T2a2=（x

5–x2）

/3T2Δx3=x6–x3=3a3

T2a3=（x6–x3）

/3T2ABCDEFGx1x2x3x4x5x6第5页，共24页，2023年，2月20日，星期六复习思考2实验:探究加速度与力、质量的关系牛顿第一定律从牛顿第一定律你能做出那些思考？物体运动状态改变的原因是什么运动状态变化速度变化加速度力迫使表现为产生产生力是产生加速度的原因第6页，共24页，2023年，2月20日，星期六问题影响物体加速度的因素？生活实例物体的加速度与物体所受外力以及物体的质量有关事实说明：m一定时，F大，加速度大

F一定时，m大，加速度小a、F、m

间的定关系？第7页，共24页，2023年，2月20日，星期六猜想基于简单的原则m一定时，F大，加速度大a∝F猜F一定时，m大，加速度小猜a∝1m—第8页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究加速度a

与合外力F

的关系实验设计保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加速度a与外力F的关系控制变量1装置设计2纸带小车托盘问题1如何测量加速度？问题2如何测量小车受到的拉力？问题3如何减小摩擦力的影响？第9页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究实验过程3（1）用天平测出小车和小盘的质量M和m，并把数据记录下来(要求：M>>m)说明：M为小车以及小车上的砝码的总质量

m为小盘以及小盘上的砝码的总质量注意:只有当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时,小车所受拉力F才近似等于盘和砝码的总重力.即M>>m时，F=mg第10页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究实验过程3（1）用天平测出小车和小盘的质量M和m，并把数据记录下来(要求：M>>m)（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上（3）平衡摩擦力（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力（5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为m1

的小物体，重复上述实验（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材第11页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究数据处理数据采集1在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度ai(i=1、2、……)，并记录在表格中小车质量M=kg次数牵引力F/NF=(m+mi)g加速度a/（m/s2）12345第12页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究数据处理数据分析2用纵坐标表示加速度a，横坐标表示牵引力F作a—F

图象次数牵引力F/N加速度a123450.200.300.400.500.600.300.100.150.210.26F/Na/m·s－200.100.200.300.400.200.400.60a—F

图象是一条过原点的倾斜直线a∝F第13页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究加速度a

与物体的质量m的关系控制变量1实验设计保持小车所受合外力不变，改变小车的质量m，分析加速度a与质量m的关系装置设计2第14页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究实验过程3（1）用天平测出小车质量M，并把数据记录下来（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上（3）平衡摩擦力（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，标注小车质量（5）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量为

m1，重复上述实验（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材第15页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究数据处理数据采集1在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度ai(i=1、2、……)，并记录在表格中牵引力F=N次数小车质量m

=(M+mi)/Kg加速度a/m·s－212345第16页，共24页，2023年，2月20日，星期六实验探究数据处理数据分析2次数小车质量m加速度a12345问题1a—m

为曲线能否说明a与m成反比？问题2如何进步研究？a0m第17页，共24页，2023年，2月20日，星期六a0mm1实验结论3a—图象是一条过原点的倾斜直线1—m说明：在牵引力一定时，a与m成反比第18页，共24页，2023年，2月20日，星期六气垫导轨装置你是否还有其他的实验方案?第19页，共24页，2023年，2月20日，星期六第20页，共24页，2023年，2月20日，星期六当钩码的质量远小于小车的质量时，小车与木板间的摩擦阻力就不能忽略了,这个问题如何解决？

平衡摩擦力问题第21页，共24页，2023年，2月20日，星期六Fa0某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是:没有平衡掉摩擦力第22页，共24页，2023年，2月20日，星期