三水中学2013届高三物理第一轮复习《验证牛顿第二定律》

实验四、探究牛顿第二定律1.目的：探究a与F关系，a与M关系.2.原理：①控制变量法②图像法处理数据：作a---F图（1）保持小车的质量M不变，探究a与力F的关系，（2）再保持小盘和砝码的质量m不变，即力F不变，改变小车质量M，探究a与M的关系．a---1/M图3.实验器材:天平，刻度尺，小车和砝码,小盘和砝码，小木块，打点计时器一套，附有定滑轮的长木板，细绳，测量M，F=mg测量纸带上各点距离求a改变M改变F=mg平衡摩擦力4.实验步骤(1)用天平测出小车和小盘的质量M′和m′(2)按照图把实验器材安装好，只是不悬挂沙桶。(注意线平行）(3)平衡摩擦力?(4)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，在纸带记下小盘和砝码的总质量m、小车和砝码的总质量M(5)保持小车质量M不变，改变小盘中砝码的质量m，即改变小车所受牵引力F，再重复步骤4，在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，计算出各条纸带对应的加速度的值.根据实验数据，画出a—F图像.(6)保持砝码和砝码盘总质量m不变，在小车上加砝码，即改变M，重复步骤（4），然后作出a—1/M的图线.(7)据两图线作出结论。5.注意事项要把砝码和砝码盘的总质量m当作小车M的合外力，须满足：(1)平衡摩擦力(2)使砝码和砝码盘的总质量m小车和砝码总质量M如何平衡摩擦力：不要挂砝码盘，但应连着纸带；要轻推小车,使小车获得初速度；打下一条点距分布均匀的纸带；每次改变小车质量时，无需重新平衡摩擦力；通过纸带逐差法求加速度，不可a=mg/(M+m)求a作a—F、a—1/M图线先接通电源，再释放纸带每次释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器，（1）如左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）____（1）①长木板右端未垫高以平衡摩擦力②电源应改用交流电源③牵引小车的细线不与木板平行④开始实验时，小车离打点计时器太远不满足沙和沙桶质量m小车质量M条件不满足沙和沙桶质量m小车质量M条件正常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）同左下图6.误差分析偶然误差：系统误差：测长度、作图线将盘和盘中砝码的总质量m当作小车的合外力，使小车的合外力偏大平衡摩擦力mM7.实验改进：（1）传感器测细绳的拉力（2）以小车和砝码、砝码盘和砝码组成的整体为研究对象（操作方法唔同）【例1】0cossinmgMgMg撤去砝码盘前：撤去砝码盘后：mgMgMgFcossin合无系统误差，无需满足mM条件22)2(10)]87.600.6()64.875.7[(Ta22)1.02(10)]87.600.6()64.875.7[(2/88.0smTTTTMgmmga盘若F=mg+m盘g，则图线为直线且过原点若F=mg，则图线为直线且与纵轴有交点MgmFMa盘1K=1/Mm盘g/M-m盘g跟踪训练(2)在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量____________小车的质量(选填“远大于”、“远小于”或“等于”)．(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________________；同时轨道应适当______________，细线与轨道平行倾斜使小车在不挂砝码盘时恰好在轨道上做_____________，以平衡摩擦力．匀速直线运动远小于(3)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为：________________________________________________.要验证加速度与力成正比时，应使__________相同且不变，而改变__________．要验证加速度与质量成反比时，应使__________相同且不变，而改变__________.L=1/2at2，两小车运动时间相等，因此a与L成正比两小车质量砝码盘中砝码质量砝码盘中砝码质量两小车质量【例2】(1)d＝________cm.v1＝___________，v2＝________，a＝_________________.0.52dΔt1dΔt2(dΔt2)2－(dΔt1)22s(2)结论是____________________________________________.(3)作出相应图象．1234120(Kg-1)1/ma/(m·s-2)3在合外力不变的情况下，在误差允许的范围内，物体运动的加速度跟物体的质量成反比。mFmFa1连成过原点的直线，并延长。