实验四验证牛顿运动定律

1、实验4验证了牛顿的运动定律。1.实验目的(1)学习使用控制变量方法研究物理定律。(2)探讨加速度与力和质量的关系。(3)掌握图像处理数据的灵活使用方法。实验原理(另见实验电路图)(1)保持质量不变，调查加速度与外力的关系。(2)保持外力不变，调查加速度和质量之间的关系。(3)创建a-f图像和a-图像以确定其关系。实验设备汽车、重量、盘子、绳子、一端带有滑轮的长木板、薄木片、打点计时器、低压交流电源、电线、磁带、复印纸、天平、长度。4.实验阶段(1)测量：用天平称小盘和重量的质量m 和汽车的质量m。(2)安装：按照实验结构图所示安装实验仪器，但不要把挂小碟子的绳子拴在车上(即不给汽车牵引力)(3

2、)平衡摩擦：在长木板的一端铺上没有滑轮的薄木块，这样车就能以一定的速度下降。(。(4)操作：小碟子用绳子绕滑轮绑在车上，先打开电源，然后放车，去掉胶带编号。保持汽车的质量m不变，改变重量和圆盘的质量m ，重复步骤。从各纸带中选择比较理想的部分，测量加速度a。将点映射到a-f图像。保持重量和光盘的质量不变，改变汽车的质量，重复步骤和步骤。1.数据处理(1)用差分法求加速度。(2) a-f图像，作为a-图像搜索关系。2.注意事项(1)保持摩擦力平衡的时候，不要把挂小碟子的绳子拴在汽车上。也就是说，不要增加任何牵引力，要让汽车拖着纸带以一定的速度运动。(2)不重复平衡摩擦。(3)实验条件：汽车的质量

3、m大于光盘的总质量m 。(4)第一次和下一次按：改变拉和汽车的质量后，每次开始时汽车都要尽量接近打点计时器，首先要打开电源，然后放开车，在车到达滑轮前要按住轿车。3.错误分析(1)实验原理不完整，因此产生误差。以汽车、小磁盘和整个重量为研究对象的m g=(m )a；以汽车为研究对象，得到了f=ma。寻找F=m g=m g m g本实验使用小碟子和重量的总重力mg代替汽车的拉力，实际上比小碟子或重量的总重力小。(2)摩擦平衡不准确，质量测量不准确，系数点间距测量不准确，胶带和绳子不严格如果与木板平行，就会产生误差。对原理和操作的调查观察加速度与施加在物体上的外力和质量之间的关系，如图所示，通过实

4、验装置、汽车和汽车的重量质量为m、磁盘和光盘的重量质量为m、汽车的加速度为被拖到汽车后面的纸和打点计时器所击中的点来计算。(1)只有当m和m的大小关系满足_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _时，细线的汽车张力才能被认为等于碟子和托盘的重力。(2)在全班同学保持磁盘和托盘上的重心的情况下，探索加速度和汽车质量之间的关系，以下方法是正确的()A.保持摩擦力平衡的时候，要用细线绕过滑轮，拴在车上B.不必在每次改变汽车质量时都重新平衡摩擦力C.实验的时候，先放好车，打开打点计时器D.汽车运动的加速度可以用天平测量m和m，并使用a=mg/m公式直接求出(3)汽车和汽车的重量m必须看加速度与其所

5、跟随的外力的关系，因为平衡摩擦时操作不当而得到的a-f关系分别显示在图a和图b中(a是汽车的加速度，f是细线作用于汽车的拉力)。原因如下：甲：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _我的图片：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _分析 (1)磁盘和磁盘重量：mg-f=ma；您只能将汽车视为f=ma、联建可能性：a=、f=mg、mm的f-mg。(2)在保持摩擦力平衡的时候，首先去掉盘子、托盘、细线，让车以倾斜方向的分

6、力向左移动，当车能以一定的速度移动时，重力会沿着倾斜方向平衡力和摩擦力。a不正确。调整后再改变汽车质量时，不需要重新平衡摩擦力。b是对的。实验时要打开打点计时器的电源，让打点计时器工作，然后松开车。c不正确。汽车的加速是通过磁带处理来决定的。d无效。(3)如甲图所示，f=0时，a0表明木板倾斜太大，重力沿倾斜方向大于摩擦力。在b图中，只有当f达到一定值时，才会有加速度，这表示平衡摩擦力不足或不平衡的摩擦力。回答 (1) mm (2) b(3)木板倾斜太大，没有平衡摩擦或平衡摩擦不足1.实验组利用图中所示的装置探讨加速度、力、质量之间的关系。(1)以下方法正确()A.调节滑轮的高度，使牵引木块的

7、细绳保持与长木板平行B.调节木板倾斜，调节施加在木块上的滑动摩擦力时，要用滑轮将带手柄的秤锤绑在木块上C.实验时，先放好木块，然后打开打点计时器的电源D.通过增加木块的重量来改变质量时，不需要重新调整木板的倾斜度(2)选择“大于”、“小于”或“接近等于”(3)在同一个实验室中，a、b同学各拿一组图标放在水平桌上，不在木块上放重量，在没有平衡摩擦力的情况下研究加速度a和拉力f的关系，分别研究a、b两条直线，集合a、b的木块质量为m a、m b、a、b的木块和木板之间的动态分析：(1) AD。如果要在木块滑动时通过重力、绳子的拉力、支撑力和摩擦力使力相等，则绳子与长木板平行，重力减少元件mgsin

8、 等于摩擦mgcos ，即MGS in = m GCOS (其中等于木板的斜率)，因此在平衡摩擦时不应挂石头桶。a正确，b错误；正如平衡摩擦的公式所示，两边的质量m是可以消除的，因此，在改变木块重量的质量时，木块和上面重量的总重力的减少力仍然可以用总摩擦力抵消，无需重新调整木板的倾斜度，所以d是正确的。如果用纸带找到木块加速度，并且打点计时器要求在纸带上拍摄足够的点，则必须在打点计时器附近放置木块，打开打点计时器，松开木块，直到打点稳定，选项c错误。(2)实验中平衡摩擦力后，绳子的张力提供了木块的合力，即f=ma桶和桶内的重量与木块运动的加速度相同，在牛顿第二定律中，m g-f=m a，两个表

9、达式为m g=(m a，m m m，m m，m g 877m，m g 877m)(3)在实验中，如果没有平衡摩擦力，则对木块进行应力分析，根据牛顿第二定律f- m g=ma，a=f-g，即在a-f图像中，斜率表示质量的倒数，对a轴的截距绝对值表示g，如果组合问题图，则可以得到m a b答案：(1)比AD (2)小很多(3)2.(2016宝鸡模拟)振华学生使用下图所示的实验装置验证牛顿第二定律。(1)这个实验装置有两个错误。每个_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _和_ _ _ _ _ _ _ _ _

10、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)进化班的朋友们在老师的指导下纠正了实验装置的失误后，将小型绳子对汽车的牵引力与汽车和汽车的重量加在一起，验证了“合力在一定时间内与加速度和质量成反比”。在实验中，重量托盘和盘内重量的总质量最好是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填写选项前的字母)。A.10gb。50gc . 100 GD . 1公斤进化动力学们验证了“合力时加速度与质量成反比”的实验，用电磁打点计时器打了一个理想的磁带，按要求选择系数点，然后测量两个相邻系数点之间的距离时，不小心撕了几段纸带，但是他们很清

11、楚甲、乙图属于同一个带。c、ding、e图中的上述磁带是_ _ _ _ _ _ _ _。 a和b图可以通过_ _m/s2(小数点后保留两位数字)获取汽车的加速度大小。分析：(1)打点计时器必须使用低压交流电源，打点计时器连接学生电源的直流输出端子，为了保持汽车的牵引力，滑轮和小车间的细绳方向必须与长木板平行。(2) 在实验中，为了确保汽车的张力几乎等于石板和重量的总重力，汽车的质量必须大于石板和石头的总质量m，因此，m必须选择a。第一偏移S1=x1-x0=3.66cm-1.26cm=2.40cm，第二偏移S3=x3-x2=12.00cm-7.30cm=4.70cm，x=aax=at2，S3-S

12、1=2at2，a=1.15m/S2。答案：(1)将打点计时器连接到直流电源(或打点计时器连接到交流电源)，滑轮太高或绳子太长的木板不平行(2)A e 1.15数据处理和错误分析(2013学年高考全国圈I)下图是测量积木和水平桌子之间运动摩擦系数的实验装置的示意图。实验阶段如下：用天平测量积木和阴影的总质量m，重物的质量m。用游标卡尺测量遮光板的宽度d。用米测量两个光电门之间的距离。调整轻型滑轮，使细线水平。使光电子门a的左侧静态发射块，通过光电子门a和光子门b所需的时间 ta和 TB分别以数字毫秒测量，得出加速度a。为了找出a的平均值，重复多次。摩擦系数，基于上述实验数据。请回答以下问题：(1

13、)测量d时，光标卡尺(主标尺的最小分度为1毫米)的标记数以_cm测量，如图所示。(2)块的加速度a为d、s、 ta和 TB，其中a=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)动摩擦系数为m，m，重力加速度g为=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(4)如果细线没有调整到水平方向，则产生的错误为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(选择为“偶然错误”或“系统错误”)。分析(1)d=0.9厘米120.05毫米=0.9厘米0.060厘米=0.960厘米(2) v=获得，va=，VB=，块均匀加速直线运动，v-v-v=2ax，也就是说-=2as，A

14、=。(3)完全使用牛顿第二定律：mg- m g=(m m)，=。(4)实验装置引起的错误是系统错误。回答 (1)0.960(2)(3) (4)系统错误3.(2015高考全国圈)一名学生用图a所示的实验装置测量积木和斜坡之间的运动摩擦系数。据了解，打点计时器使用的功率频率为50 Hz，在块停机期间获得的磁带部分标记了5个连续点之间的距离，如图b所示。甲姓乙氏(1)块下降时的加速度a=_ _ _ _ _ _ _ _ m/S2，块击c点时的速度v=_ _ _ _ _ _ _ _(2)已知重力加速度大小为g，因此为了出动摩擦系数，需要测量的物理量为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(正确的

15、答案标签)。A.块的质量b .坡度的高度c .坡度的坡率分析：(1)使用差分法，加速度a=3.25m/S2；使用均匀变速直线运动规律击打c点时的速度v=1.79m/s .(2)根据牛顿第二定律，MGS in - m GCOS =ma，即=，选项c是正确的。答案：(1)3.25 1.79 (2)C4.一组设计了实验，以探究加速度a与施加在物体上的合力f与质量m的关系。图a是实验装置简略度，a是汽车，b是EDM计时器，c是装有细沙的小桶，d是一端带有滑轮的长方寸板，实验中认为小绳对汽车的张力f等于细沙和小桶的总重量，汽车运动的加速度a可以通过纸带击的点得到。(1)图b是实验结果中使用的功率频率为5

16、0 Hz的磁带。根据皮带，EDM计时器击b点的速度为_ _ _ _m/s，汽车的加速度大小为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(结果都保持两个有效数字。）(2)“探讨加速度a与质量m的关系”时，请继续帮助一名学生按照自己的计划在坐标系中显示实验数据，但还没有完成图像(见图c)。(3)“探讨加速度a和力f的关系”时，这个学生根据实验数据绘制了加速度a和力f的图表，如图d所示。分析一下为什么此图表不通过坐标原点，图形线不通过坐标原点。分析：(1)AC位移的平均速度等于AC在时间中间的瞬时速度，即点b的瞬时速度Vb=m/s1.6m/s用差分法分析汽车的加速度A=m/S23.2 m/s2。(2)在坐标系中用直线连接点。连接时，线必须通过尽可能多的点。不在直线上的点大致对称地分布在直线的两侧，远离直线的点应视为错误数据，连接如图所示。(3)曲线图线与横轴隔绝，显示实验前没有平衡摩擦，也没有平衡摩擦。答案：(1)1.6 3.2 (2)分析(3)实验前没有平衡摩擦，或平衡摩擦不足验证牛顿第二定律搜索W优秀精细课程近几年高考中对本实验的考试一般采用牛顿运动定律进行某种探索实验，利用先进系统收集资料等实验条件、实验仪器，或巧妙利用物理定律进行新的探索活动。命题