修正過的探究牛頓第二定律

探究牛頓第二定律探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究牛頓第二定律的實驗方法【實驗方法】——控制變量法1.保持質(zhì)量m不變，探究加速度a與合外力F的關(guān)系；2.保持合外力F

不變，探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系；m一定時a∝FF一定時a∝1m—【實驗結(jié)論】實驗裝置圖實驗器材實驗器材小車、天平、打點計時器（學(xué)生電源、導(dǎo)線）、紙帶、刻度尺、一端帶滑輪的長木板、細(xì)線、砝碼、小桶、砂、墊木1、小車質(zhì)量的測量用

。天平2、打點計時器的用途是：打出紙帶，測量計算小車的加速度。某同學(xué)用打點計時器測定加速度，在得到的紙帶上選取七個計數(shù)點（相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出）,如圖所示，圖中x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm。已知打點計時器所用交流電頻率為50Hz，求加速度的大小ABCDEFGx1x2x3x4x5x6紙帶分析1：描點連線畫速度圖象求加速度圖中x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cmVc=VD=VE=VF=ABCDEFGx1x2x3x4x5x60t/sv/m/s0.550.70200.30.10.2250.600.65時刻t/s速度v/（m/s）00.550.10.600.20.650.30.70原理：a=△V/△t紙帶分析2：逐差法求加速度（偶數(shù)組）

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確定合外力FF合＝T－f繩的拉力與小桶和砂的總重力相等嗎？TT小于mg，當(dāng)M>>m時，T近似等于mgf=

μFNf確定合外力FF合＝T－fF合＝T

＝m桶+砂g

如圖所示，放在光滑水平桌面上的物體M，通過穿過定滑輪的繩和吊在桌面上的物體m相連．求繩子的拉力大小。

mgT1F合F合MgFNT2T1＝T2a1=a2T2=Ma2mg-T1=ma1mg-T=maT=MaMmT小于mg，當(dāng)M>>m時，T近似等于mgθ如圖一個木塊正在傾角為θ為的三角斜面上勻速下滑，試求斜面的動摩擦因數(shù)。

如果此時給物體加上一個沿斜面向下的力F，那物體現(xiàn)在受到的合外力是多少？θFNGcosθGsinθG

fV思考：如何用實驗的方法實現(xiàn)這一目的？（使f和Gsin?相等，從而使物體所受的合外力就等于沿斜面向下的力）T如何通過實驗來平衡摩擦力并檢驗?zāi)Σ亮κ欠裾嬲黄胶獾簦?/p>

將長木板的一端用墊木墊高，直至小車能在斜面上勻速下滑為止。如何檢驗?zāi)Σ亮φ嬲黄胶獾?？讓小車拖動紙帶在斜面上下滑，根?jù)紙帶上的點是否均勻即可判斷。特別注意：此過程不掛小桶。思考：若改變小車的質(zhì)量，是否需要重新平衡摩擦力？實驗探究數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集1在上述實驗的每條紙帶上都選取一段比較理想（一般舍頭去尾）的部分，選擇計數(shù)點，測量相應(yīng)的位移，計算打每條紙帶的加速度ai(i=1、2、……)，并記錄在表格中小車質(zhì)量M=kg次數(shù)牽引力F/NF=m小桶+砂g加速度a/（m/s2）12345加速度a

與合外力F

的關(guān)系保持物體質(zhì)量不變，改變物體所受外力，分析加速度a與外力F的關(guān)系實驗探究數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析2用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示牽引力F作a—F

圖象次數(shù)牽引力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

圖象是一條過原點的傾斜直線說明：在質(zhì)量一定時，a與合外力

成反比實驗探究數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集1在上述實驗的每條紙帶上都選取一段比較理想（一般舍頭去尾）的部分，選擇計數(shù)點，測量相應(yīng)的位移，計算打每條紙帶的加速度ai(i=1、2、……)，并記錄在表格中牽引力F=N次數(shù)小車質(zhì)量m

=小車+砝碼Kg加速度a/m·s－212345加速度a

與物體的質(zhì)量m的關(guān)系保持小車所受合外力不變，改變小車的質(zhì)量m，分析加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系a0實驗探究數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析2次數(shù)小車質(zhì)量m加速度a12345問題1a—m

為曲線能否說明a與m成反比？問題2如何進一步研究？ma0mm1實驗結(jié)論3a—圖象是一條過原點的傾斜直線1—m說明：在合外力一定時，a與m成反比a反比于ma正比于1/m實驗步驟:1．用調(diào)整好的天平測出小車和小桶的質(zhì)量M和m，把數(shù)據(jù)記錄下來。2．按如圖裝置把實驗器材安裝好，只是不把掛小桶用的細(xì)線系在小車上，即不給小車加牽引力。3．平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊塊，反復(fù)移動墊塊的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài)（可以從紙帶上打的點是否均勻來判斷）。4．在小車上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質(zhì)量M'和m'記錄下來。把細(xì)線系在小車上并繞過滑輪懸掛小桶,接通電源,放開小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,取下紙帶,在紙帶上寫上編號.5．保持小車的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平稱量），按步驟4再做5次實驗。6．算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值。7．用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，即砂和桶的總重力(m+m')g，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點，作圖線。若圖線為一條過原點的直線，就證明了研究對象質(zhì)量不變時其加速度與它所受作用力成正比。8．保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實驗，并做好記錄，求出相應(yīng)的加速度,用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù),在坐標(biāo)平面上根據(jù)實驗結(jié)果描出相應(yīng)的點并作圖線，若圖線為一條過原點的直線,就證明了研究對象所受作用力不變時其加速度與它的質(zhì)量成反比?！咀⒁馐马棥?.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是調(diào)出一個合適的斜面,使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力.在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點的紙帶運動.2.實驗步驟2、3不需要重復(fù),即整個實驗平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力.3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出.只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力.4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達滑輪前按住小車.

5.作圖象時,要使盡可能多的點分布在所作直線上,不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè).6.實驗過程中，紙帶、細(xì)線應(yīng)與長木板平行。7.為提高測量精度

(1)應(yīng)舍掉紙帶上開頭比較密集的點,在后邊便于測量的地方找一個起點.(2)可以把每打五次點的時間作為時間單位,即從開始點起,每五個點標(biāo)出一個計數(shù)點,而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1s.【誤差分析】1.質(zhì)量的測量誤差,紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差,拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差.2.因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差.小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量,誤差就越大;反之,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越小.3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差在平衡摩擦力時,除了不掛小盤外;其他的都跟正 式實驗一樣(比如要掛好紙帶,接通打點計時器),勻速運動的標(biāo)志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等.在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時,采用如圖所示的實驗裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動的紙帶由打點計數(shù)器打上的點計算出：(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足

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。紙帶m打點計數(shù)器Mm<<M（2）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定,探究做加速度與質(zhì)量的關(guān)系,以下做法錯誤的是:()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

C．小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器,且應(yīng)先接通電源再釋放小車C圖：

，D圖：

。0FaC0FaDAC平衡摩擦力時，長木板的傾角過大了沒有平衡摩擦力或木板的傾角過?。?）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時，由于平衡摩擦力時操作不當(dāng)，二位同學(xué)得到的a―F關(guān)系分別如下圖C、D所示(a是小車的加速度.F是細(xì)線作用于小車的拉力)。其原因分別是：Fa0a0mm11、要平衡小車的摩擦力;2、拉小車的鉤碼質(zhì)量應(yīng)遠小于小車