牛顿第二定律实验专题

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1、牛顿第二定律实验专题3王定锦☆☆知识回顾与整理☆☆【实验目的】验证牛顿第二定律，就是验证：（1）物体质量一定时，加速度与合外力成正比；（2）合外力一-定时，物体的加速度与质量成反比。【实验原理】1、保持研究对象（小车）的质最（M）不变，改变砂桶内砂的质最伽），即改变牵引力测出小车的对应加速度，用图像法验证加速度是否正比于作用力。2、保持砂桶内砂的质最（也）不变，改变研究对象的质最（M）,即往小车内加减祛码，测出小车对应的加速度，用图像法验证加速度是否反比于质量。【实验器材】附有定滑轮的长木板、薄木垫、小车、

2、细线、小桶及砂、打点计时器、低压交流电源、导线、天平（带一套祛码）、毫米刻度尺、纸带及复写纸等。【实验步骤】1、用天平测出小车和小桶的质量必和加°,并记录数值：2、按照要求安装实验器材，此时不把悬挂小桶用的细绳系在车上，即_砂桶不给小车加牵引力：3、平衡摩擦力，在长木板不带定滑轮的一端下面垫薄木板，并反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后，小车在斜面上的运动可以保持匀速直线运动状态为止。4、记录小车及车内所加祛码的质量；称好砂子后将砂倒入小桶，把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶；此时要调整定滑轮的高度使

3、绳与木板平行；接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后，取下纸带，做好标记。5、保持小车的总质量不变，改变砂的质量（均耍用天平称量），按步骤4屮方法打好纸带，做好标记。6、在每条纸带上选取一段比较理想的部分，分别计算出加速度值。7、用纵朋标表示加速度，横地标表示作用力（即砂和砂桶的总重力加g）,根据实验结果画出相应的点，如果这些点在一条肓线上，便证明了质量一定的情况下，加速度与合外力成正比。8、保持砂和桶的质量不变，在小车上加氐码（需记录好数据），重复上血的实验步骤，求出相应的加速度，用纵坐标表示加

4、速度，横坐标表示小车及舷码的总质量的倒数根据实验结果画出相应的点，如果这些点在一条直线上，就证明了合外力一定的情况下，加速度•质量成反比。【注意事项】1、实验屮始终要求砂和砂桶的总质最（刃）远小于小车和祛码的总质最（M）,—般情况下要满足只有这样，砂和砂桶的总重力才能视为小车所受的拉力。2、平衡摩擦力时不要挂小桶，但小车要挂纸带并接通打点计时器；有两个作用：一是从纸带上打出的点子来判断小挙是否匀速运动，二是在平衡摩擦力吋也耍平衡振针和纸带Z间的摩擦（如果使用电火花计时器，该摩擦可以忽略）。平衡摩擦力是便小年

5、重力沿斜面的分力与小年运动时所受到的所有摩擦力相平衡。3、在每次打过点的纸帯上，都要注明小车的质量和拉力数值，以免在分析数据时造成错谋。4、小车每次释放前应靠近打点计时器，且先接通电源再释放小车；小车停止运动前应按住小车。5、由于图像是一条曲线，难以判断。和M之间的函数关系，从而难以确定a与M的定量关系。从己知的理论看，g〜右图像应该是一条直线，为了便于对实验结果作出直观判断，本实验屮作a〜右图像，而不是作Q〜M图像。6、作图像时，要使尽可能多的点了在直线上，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线两侧，其0

6、的是在数据处理时尽量减少偶然谋差。☆☆重要方法与技巧☆☆【实验误差分析】本实验除了实验仪辭、实验条件、操作过程、数据处理带來误差外，更主要是分析实验原理带来的谋差；木实验屮认为：细绳的拉力等于砂和砂桶的重力，B

7、J：T=帼;是实验原理引起误差的根本原因。理论分析：设小车的质量为M、平衡摩擦力后合外力为F、加速度为a,细绳的拉力为八砂和砂桶的总质量为w；对小车有：。=浙=肋；对系统有：加;对砂及砂桶有：mg-T=ma联立解得细绳拉力表达式为：&昴严要使丁=吨,必须满足的条件是：加。"1+肪【实验图像分析】物

8、理中看图像，一看血肓、二看斜率、三看交点、四看血•积，并能对他们赋予一定的物理意义。1、木实验图像弯曲是必然的，并且是向下弯曲；①当M—定时，a〜F图像；理论上：若M—定,则a^F,Q〜F图像为过原点的倾斜直线；实际上：0=令=£=詁严g,其图像为以筋匕为斜率的曲线，当加增加时，诂万减少，故图像向下弯曲。①当F—定时，Q〜占图像；理论上：若F—定,则代寺，图像为过原点的倾斜直线；实际上：°=令=£=（舞万吨右以右为自变量，吨不变时，其图像为以并了g为斜率的Illi线,当新加时，斜率毎怎昭减少，故图像向下弯曲

9、。2、图像弯1111的程度由舘的人小确定，只有当时，图像近似于直线。3、图像斜率的物理意义：①当M—定时，a〜F图像中，0=扌尹；其斜率为鲁；即a〜F图像的斜率为小车质量的倒数。②当F—定时，。〜寺图像中，a=哈其斜率为F；即a〜寺图像的斜率为砂和砂桶的重力。4、图像是否过原点一反映平衡摩擦力的情况。（1）当M—定时，a〜F图像；图像过原点时，表明平衡摩擦力合适，如图①；图像与a轴截距为正数时，表明F=0时，小车