廣東省河源中學(xué)高中物理 第四章 驗證牛頓第二定律課件 粵教版必修1

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1、實驗實驗驗證牛頓第二定律驗證牛頓第二定律1 1、實驗?zāi)康模簩嶒災(zāi)康模禾骄刻骄縜 a與與F F合合關(guān)系，關(guān)系，a a與與M M關(guān)系關(guān)系. .2 2、實驗原理：實驗原理：控制變變量法 （1 1）保持小車的質(zhì)量）保持小車的質(zhì)量M M不變，探究不變，探究a a與力與力F F的關(guān)系，的關(guān)系，（2 2）再保持托盤和砝碼的質(zhì)量）再保持托盤和砝碼的質(zhì)量m m不變，改變小車質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量M M，探究探究a a與與M M的關(guān)系的關(guān)系圖像法處理數(shù)據(jù)：圖像法處理數(shù)據(jù)：F合合3 3實驗器材實驗器材打點計時計時器，小車，一端附有滑輪的長木板，小桶，小車，一端附有滑輪的長木板，小桶，細(xì)繩，沙，交流電源，細(xì)繩，沙，交

2、流電源，天平，刻度尺，砝碼，砝碼Tf F合合=T-f注意：每次改變小車質(zhì)量時，無需重新平衡摩擦力每次改變小車質(zhì)量時，無需重新平衡摩擦力4 4、平衡摩擦力、平衡摩擦力1）在長木板不帶滑輪的一端下墊一塊薄木板）在長木板不帶滑輪的一端下墊一塊薄木板2）輕推小車，反復(fù)移動薄木板位置，）輕推小車，反復(fù)移動薄木板位置，直直至不掛托盤盤的小車剛車剛好在斜面上保持勻速運動為動為止.（打出一條分布均勻的紙帶紙帶）1)1)用天平測出小車和托盤的質(zhì)量用天平測出小車和托盤的質(zhì)量 M M 和和 m m0 02) 2) 按圖把實驗器材安裝好，并按圖把實驗器材安裝好，并平衡好摩擦力3) 3) 懸掛裝有適量砝碼的砝碼盤懸掛裝

3、有適量砝碼的砝碼盤. . 先接通電電源，再釋釋放小車車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，取打點計時器在紙帶上打下一系列的點，取下紙帶。下紙帶。5 5、實驗步驟、實驗步驟4) 4) 保持小車質(zhì)量保持小車質(zhì)量M M不變，改變托盤中砝碼的質(zhì)量不變，改變托盤中砝碼的質(zhì)量m m，即改變小車所受牽引力即改變小車所受牽引力F F，重復(fù)步驟，重復(fù)步驟3 35 5、實驗步驟、實驗步驟5 5）保持砝碼和托盤總質(zhì)量）保持砝碼和托盤總質(zhì)量m m不變，在小車上加砝碼，不變，在小車上加砝碼，即改變小車即改變小車M M，重復(fù)步驟，重復(fù)步驟3 36 6）選取幾條理想的紙）選取幾條理想的紙帶，分別計算出各紙帶，分別計算出各紙

4、帶對應(yīng)的加速度帶對應(yīng)的加速度. . 根根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出aF，a-1/M圖圖像.T = F合合加速度：加速度：F合合=T當(dāng)當(dāng) Mm 時，時，可近似認(rèn)為小車所受的拉力可近似認(rèn)為小車所受的拉力 Tmg，即小車所受的合外力即小車所受的合外力 F合合mg.6 6、注意事項、注意事項1)1)平衡摩擦力：實驗實驗首要工作。不要懸懸掛小桶，但小，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源車應(yīng)連著紙帶且接通電源衡了平摩擦力后，不需再重新平衡摩擦力2 2)實驗實驗條件：M(車車)m(托盤盤和砝碼碼)，托盤和砝碼的托盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力，即對車總重力才可視為小車受到的拉力，即對車F合=mg3)3)一

5、先一后：每次開始時，每次開始時，細(xì)線細(xì)線要與與木板平行，小車車應(yīng)應(yīng)盡量靠近打點計時計時器，并，并先接通電電源，后釋釋放小車車4)4)作圖圖：作圖時兩軸作圖時兩軸標(biāo)標(biāo)度比例要適當(dāng)各量須采用國各量須采用國際單位且際單位且作a-F圖圖像和a-1/M圖圖像例1：如下圖所示為某同學(xué)所安裝的如下圖所示為某同學(xué)所安裝的“驗證牛頓第二定驗證牛頓第二定律律”的實驗裝置，在圖示狀態(tài)下，開始做實驗，該同學(xué)的實驗裝置，在圖示狀態(tài)下，開始做實驗，該同學(xué)有裝置和操作中的主要錯誤是：（至少三項）有裝置和操作中的主要錯誤是：（至少三項）_未平衡摩擦力未平衡摩擦力 使用直流電源使用直流電源牽引小車的細(xì)線不與木板平行牽引小車的細(xì)

6、線不與木板平行 開始實驗時，小車離打點計時器太遠(yuǎn)開始實驗時，小車離打點計時器太遠(yuǎn)例2：驗證牛頓第二定律實驗中說法正確的是驗證牛頓第二定律實驗中說法正確的是( () )A.A.平衡摩擦力時，重物應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上平衡摩擦力時，重物應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上B.B.實驗中始終保持小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量實驗中始終保持小車的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量C.C.實驗中實驗中若若用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點在一條直線上時，車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點在一條直線上時，即可證明加速度與質(zhì)量成反比即可證明加速度與質(zhì)量成反

7、比D.D.平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受到阻力過程中紙帶也要受到阻力7 7、圖像分析、圖像分析彎曲原因：不滿滿足M m 未平衡摩擦力未平衡摩擦力或傾角過小或傾角過?。ㄈ纾何慈∠拢ㄈ纾何慈∠律惩埃┥惩埃┢胶饽Σ亮A平衡摩擦力傾角過大（如：角過大（如：未輕推小車）未輕推小車）7 7、圖像分析、圖像分析未平衡摩擦力未平衡摩擦力或傾角過小或傾角過?。ㄈ纾何慈∠拢ㄈ纾何慈∠律惩埃┥惩埃┘す饧す? 8、用光電門證、用光電門證F=ma檔光片通過過光電門電門時時的速度：dvt例3：某實驗小組利用下圖所示的實驗裝置來探究：某實驗小組利

8、用下圖所示的實驗裝置來探究：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受合外力的當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受合外力的關(guān)系。關(guān)系。1)1)已知遮光片的寬度為已知遮光片的寬度為d, ,圖中刻度尺讀出兩個光電門中圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離為心之間的距離為s，. .該實驗小組在做實驗時，將滑塊從該實驗小組在做實驗時，將滑塊從圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出遮光條圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門通過光電門1 1的時間的時間t1，遮光條通過光電門，遮光條通過光電門2 2的時間的時間t2，則滑塊經(jīng)過光電門，則滑塊經(jīng)過光電門1 1時的瞬時速度的表達(dá)式時的瞬時

9、速度的表達(dá)式v1_，滑塊經(jīng)過光電門，滑塊經(jīng)過光電門2 2時的瞬時速度的表達(dá)時的瞬時速度的表達(dá)式式v2_，則滑塊的加速度的則滑塊的加速度的表達(dá)式表達(dá)式a_._.( (均用字母表示均用字母表示) )2）改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)實驗。）改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)實驗。據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出a-F圖像，如右圖像，如右圖甲。圖甲。A(1)OA段是直線，你可得到的結(jié)論：段是直線，你可得到的結(jié)論：B在實驗誤差允許外圍內(nèi)，在實驗誤差允許外圍內(nèi)，(2)OB段彎曲的原因是：段彎曲的原因是：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受合外力成正比當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受合外力成正比不滿足滑塊的質(zhì)量不滿足滑塊的質(zhì)

10、量M遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m3)3)為減小測量為減小測量a a時的實驗誤差，可采取的方法是時的實驗誤差，可采取的方法是( )( )A A增大兩擋光片寬度增大兩擋光片寬度d dB B減小兩擋光片寬度減小兩擋光片寬度d dC C增大兩擋光片間距增大兩擋光片間距s sD D減小兩擋光片間距減小兩擋光片間距s s例4：在探究物體的加速度在探究物體的加速度a a與物體所受外力與物體所受外力F F、物體、物體質(zhì)量質(zhì)量M M間的關(guān)系時，采用如下圖所示的實驗裝置小間的關(guān)系時，采用如下圖所示的實驗裝置小車及車中的砝碼質(zhì)量用車及車中的砝碼質(zhì)量用M M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用用m

11、 m表示（交流電頻率為表示（交流電頻率為50HZ50HZ）(1)當(dāng)當(dāng)M與與m的大小關(guān)系滿足的大小關(guān)系滿足_時，才可以認(rèn)為繩子對時，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力(2)某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量某一組同學(xué)先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量m一定來做實驗，其一定來做實驗，其具體操作步驟如下，以下做法正確的是具體操作步驟如下，以下做法正確的是_A平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系平衡摩擦力時，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上在小車上B每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C實驗時

12、，先放開小車，再接通打點計時器的電源實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源M m的加速度大小為的加速度大小為_m/s_m/s2 2.(.(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字) )3 3）下圖為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車）下圖為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車3.24)保持小車質(zhì)量M不變，改變沙和沙桶質(zhì)量m，有甲、乙位同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度 a 隨合力 F 的變化圖線如下圖甲、乙所示其中圖線不通過原點，甲的主要原因_ _。乙的主要原因 。甲甲平衡摩擦力過度平衡摩擦力過度(或斜面傾角過大或斜面傾角過大)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(即斜面傾角過小即斜面傾角過小)