《實(shí)驗(yàn)《驗(yàn)證牛頓第二定律》學(xué)習(xí)指導(dǎo)》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《實(shí)驗(yàn)《驗(yàn)證牛頓第二定律》學(xué)習(xí)指導(dǎo)(9頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、實(shí)驗(yàn)《驗(yàn)證牛頓第二定律》(高考必考)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是小車(chē),因此本實(shí)驗(yàn)的目的就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證小車(chē)產(chǎn) 生的加速度大小是否真的是與小車(chē)受到的合力大小成正比,與小車(chē)的質(zhì)量成反比。
二、實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法(即先保持小車(chē)的質(zhì)量不變,驗(yàn)證小車(chē)的加速度是否與它受到 的合力成正比;再保持小車(chē)所受的合力不變,驗(yàn)證小車(chē)的加速度是否與它的質(zhì)量成反比),
實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示
三、 實(shí)驗(yàn)應(yīng)滿(mǎn)足的條件:
1、怎樣測(cè)量小車(chē)受到的合力?本實(shí)驗(yàn)是直接將砝碼砝碼的重量作為小車(chē)所受到的合力的。 這此必須滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件:
本來(lái)小車(chē)在水平方向受到的力有繩子的拉力和木板的摩擦力,但要直接測(cè)量拉力和摩擦 力
2、很困難,因此本實(shí)驗(yàn)是直接將砝碼盤(pán)和砝碼的重量作為小車(chē)所受到的合力,為此做本實(shí) 驗(yàn)必須滿(mǎn)足如下兩個(gè)條件:(1)須平衡掉小車(chē)所受到的摩擦力(平衡摩擦力的方法是:在 不掛上砝碼盤(pán)和砝碼的情況下,將墊在長(zhǎng)木板下的小木墊反復(fù)移動(dòng),直到輕推一下小車(chē), 小車(chē)恰能勻速下滑為止)(2)小車(chē)的質(zhì)量M要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼盤(pán)和砝碼的質(zhì)量m,即M>>m。
2、怎樣測(cè)量小車(chē)的加速度?用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)測(cè)量。
四、 實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理方法:
(一) 先保持小車(chē)的質(zhì)量不變,驗(yàn)證加速度是否與合力成正比
1、 用天平測(cè)出小車(chē)的質(zhì)量M和砝碼盤(pán)、砝碼的總質(zhì)量m;
2、 平衡摩擦力:在不掛上砝碼盤(pán)和砝碼的情況下,將墊在長(zhǎng)木板下的小木墊
3、反復(fù)移動(dòng),直 到輕推一下小車(chē),小車(chē)恰能勻速下滑為止。平衡摩擦力只需做一次,不需每次都要平衡 摩擦力。
3、 掛上砝碼盤(pán)和砝碼,讓小車(chē)緊靠打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車(chē),讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 在紙上打出一系列點(diǎn),取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上該紙帶的號(hào)碼。
4、 保持小車(chē)的質(zhì)量M不變,改變小車(chē)所受到的合力(即改變砝碼盤(pán)和砝碼的質(zhì)量)再重 復(fù)上述步驟
5、 記錄出每次實(shí)驗(yàn)時(shí)小車(chē)所受到的合力,并通過(guò)紙帶用逐差法計(jì)算出小車(chē)相應(yīng)的加速度
6、 將每次測(cè)到的小車(chē)受到的合力F與小車(chē)的加速度a在a—F圖上描點(diǎn),看能否作出一 條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn),若是表明a與F成正比。
(作圖線(xiàn)的方法:使盡量多的點(diǎn)落在一條直線(xiàn)上,
4、個(gè)別點(diǎn)分布在該直線(xiàn)的兩側(cè),極個(gè)別偏 離直線(xiàn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)可去掉)
(二) 保持小車(chē)所受的合力不變,驗(yàn)證小車(chē)的加速度是否與它的質(zhì)量成反比。 步驟的前3步與上述相同。只是第4步改為:保持小車(chē)所受的合力不變,通過(guò)不斷在小車(chē) 上面加上砝碼的方法來(lái)改變小車(chē)的質(zhì)量。
五、 實(shí)驗(yàn)誤差分析:
1、若根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)后作出的圖象如圖1所示,原因是:平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò) 大;
2、若根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)后作出的圖象如圖2所示,原因是:沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力 時(shí)第木板被墊起的傾角過(guò)小
精選練習(xí)題
1.在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí),采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小 車(chē)及車(chē)中的祛碼質(zhì)量
5、用M'表示,盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量用m、表示,小車(chē)的加速度可 由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的點(diǎn)計(jì)算出:
(1) 實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要進(jìn)行的步驟是——————————————————,具體方法是———————————
(2) 只有當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿(mǎn) 時(shí),才可以認(rèn)為繩子對(duì)
小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和砝碼的重力。
m
圖5
(3) 一組同學(xué)保持盤(pán)及盤(pán)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(cuò)誤
的是:
A. 平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將盤(pán)及盤(pán)中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上
B. 每次改變小車(chē)的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力
C. 實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車(chē),再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D.
6、 小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m'以及小車(chē)質(zhì)量M,直接用公式a=m' g/M求出。
(4) 在保持小車(chē)及車(chē)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(shí),由于 平衡摩擦力時(shí)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(chē) 的加速度,F(xiàn)是細(xì)線(xiàn)作用于小車(chē)的拉力)。其原因分別是:
C圖:
D圖:
(5)某同學(xué)做該實(shí)驗(yàn)時(shí)打出如圖A所示的
一條紙帶,則小車(chē)的加速度的表達(dá)式為
(6)乙、丙同學(xué)用同一裝置實(shí)驗(yàn),畫(huà)出a-F圖象如圖B (b)所示,說(shuō)明兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè) 物理量取值不同?并比較其大小。
料―—K S?平S5平S6
〈ABCD E F G
7、
2、在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示:一木塊放在 水平光滑長(zhǎng)木板上,左側(cè)拴有一不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟線(xiàn),跨過(guò)固定在木板邊緣的滑輪與一重物 相連,重物的質(zhì)量為m ?木塊右側(cè)與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,在重物牽引下,木塊在木 板上向左做勻加速運(yùn)動(dòng).圖甲給出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點(diǎn),它們之間的 距離分別為耳、S2、S3、S4、S5、S6,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電周期為T(mén).根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求:
(1) 木塊的加速度a= ?
(2) 設(shè)長(zhǎng)木板光滑,若牛頓第二定律成立,則細(xì)線(xiàn)對(duì)木塊的拉力為
F= ?
(3) 若長(zhǎng)木板不光滑,為了減少誤差
8、,你認(rèn)為應(yīng)采取什么措施?
圖十一
3、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?如圖(a)為 裝置簡(jiǎn)圖,A為小車(chē),B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,C砝碼,D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形
0
木板,實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車(chē)?yán)等于祛碼的總重量,小車(chē)運(yùn)動(dòng)加速度a可用紙帶上點(diǎn) 求得:
電源插頭
紙帶運(yùn)動(dòng)方向嚴(yán)
⑴圖(b)為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶(交流電的周期為T(mén)O. 02S,試由圖中數(shù)據(jù)求出小車(chē)加速 度值為( )
⑵保持砂和砂桶質(zhì)量不變,改變小車(chē)質(zhì)量m,分別得到小車(chē)加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)
的丄數(shù)據(jù)如下表:
m
定量關(guān)系式是 .
(3)保持小車(chē)質(zhì)量不變,
9、改變砝碼的重量,該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力 F圖線(xiàn),如圖(d)所示,該圖線(xiàn)不通過(guò)原點(diǎn),明顯超出偶然誤差范圍,其主要原因是
4、和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣,光電計(jì)時(shí)器也是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如 圖甲所示,a、b分別是光電門(mén)的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過(guò)時(shí),光 電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間.現(xiàn)利用如圖乙所示的裝置測(cè)量滑塊和長(zhǎng)1 m左右 的木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),圖中MN是水平桌面,Q是木板與桌面的接觸點(diǎn),1和2是固定 在木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門(mén),與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒(méi)有畫(huà)出. 此外,在木板 頂端的P點(diǎn)還懸掛著一個(gè)鉛錘.讓滑塊d從木板的頂端滑下,光電門(mén)1、2各自連接的計(jì) 時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為2.5X10-2 s和1.0X10-2S,小滑塊d的寬度為0.5 cm. (1)滑塊通過(guò)光電門(mén)1的速度V]= m/s,滑塊通過(guò)光電門(mén)2的速度v2= m/s.
⑵已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,V],v2和兩個(gè)光電子之間的距離為L(zhǎng)已知,用提供的米尺測(cè) 出P點(diǎn)到桌面高度h;重錘在桌面上所指的點(diǎn)與Q點(diǎn)的距離a,動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式“ = (用字母表示).