《2011届高三高考物理总复习力学实验验证牛顿二定律教程》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2011届高三高考物理总复习力学实验验证牛顿二定律教程(13页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、实验原理 实验步骤 注意事项,验证牛顿第二定律,实验原理:,实验目的: 验证牛顿第二定律。,1如图所示装置,保持小车质量M不变,改变小桶内砂的质量m,从而改变细线对小车的牵引力F(当mM时,F=mg近似成立),测出小车的对应加速度a,由多组a、F数据作出加速度和力的关系a-F图线,验证加速度是否与外力成正比。,2保持小桶和砂的质量不变, 在小车上加减砝码, 改变小车 的质量M,测出小车的对应加速度a, 由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线, 验证加速度是否与质量成反比。,实验器材:小车,砝码,小桶,砂, 细线,附有定滑轮的长木板,垫块,打点计时器,低压交流电源, 导线两根,
2、 纸带,托盘天平及砝码,米尺。,实验步骤:,1用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m ,把数据记录下来。,2按如图装置把实验器材安装好,只是不把挂小桶用的细线系在小车上,即不给小车加牵引力。,3平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块,反复移动垫块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。,4在小车上加放砝码,小桶里放入适量的砂,把砝码和砂的质量M和m记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号.,5保持小车的质量不变,改变砂的质量(要用天平称量),按步
3、骤4再做5次实验。,6算出每条纸带对应的加速度的值。,7用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力F,即砂和桶的总重力(m+m)g,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线。若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。,8保持砂和小桶的质量不变,在小车上加放砝码,重复上面的实验,并做好记录,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数 ,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线,若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。,注意事项:,1砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的
4、1/10,为什么?,2在平衡摩擦力时,不要悬挂小桶,但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。,3作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧,但如遇个别特别偏离的点可舍去。,11(10分)在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中,实验装置如图乙所示:一木块放在水平光滑长木板上,左侧拴有一不可伸长的细软线,跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连,重物的质量为m .木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连,在重物牵引下,木块在木板上向左做匀加速运动.图甲给出了打点计
5、时器在纸带上打出的一些连续的点,它们之间的距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6,打点计时器所用交流电周期为T0. 根据给以上数据求:,(1)木块的加速度a= . (2)细线对木块的拉力T= . (3)为了减少误差,你认为应采取什么措施?,解: (1)木块的加速度,,(2)细线对木块的拉力,(3)为了减少误差, 应采取的措施:,木块的质量应远大于重物的质量 ;,实验前将木板右端稍垫高,直至木块在细线未挂上重物时能沿木板匀速下滑 。,11在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动
6、的纸带由打点计数器打上的点计算出: (1)当M与m的大小关系满足 时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。,mM,(2)一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究做加速度与质量的关系,以下做法错误的是:( ) A平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力 C实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源 D小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M,直接用公式 amg/M求出。 (3)在保持小车及车中的砝码质量质量M一定,探究加速度与所受合外力的关系时,由于平衡摩擦力时操作不当,二位同学得到的aF关系 分别如下图C、D所
7、示(a是小车 的加速度.F是细线作用于小车 的拉力)。其原因分别是:,C图: ,,D图: 。,ACD,平衡摩擦力时,长木板的倾角过大了,没有平衡摩擦力或木板的倾角过小,14现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺。 (1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响): 让小车自斜面上方一固定点A1 从静止开始下滑至斜面底端A2, 记下所用的时间t 用米尺测量A1与A2之间的距离s,则小车的加速度a=_。 用米尺测量A1相对于A2的高h。设小车所受重力为mg,则小车所受的合
8、外力F_。,2s/t2,mgh/s, 改变 ,重复上述测量。 以h为横坐标, 1 / t2 为纵坐标,根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。 (2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的方案是: 调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度ho。 进行(1)中的各项测量。 计算与作图时用(hho)代替h。,斜面倾角(或填h的数值),对此方案有以下几种评论意见: A. 方案正确可行 B. 方案的理论依据正确,但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。 C. 方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关。 其中合理的意见是_。,C,题目,谢谢!,