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《2020高考物理大一轮复习 实验四 验证牛顿第二定律学案新人教版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验四 验证牛顿第二定律一、实验目的1.学会用 法探究加速度a与力F、质量M的关系. 2.掌握利用 处理问题的方法. 二、实验原理本实验中,探究加速度a与力F、质量M的关系,可以先保持 不变,研究a和M的关系,再保持M不变,研究a和F的关系. 三、实验器材一端有定滑轮的长木板、 、复写纸和纸带、小车、小盘、重物、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线. 四、实验步骤1.用天平测出小车的质量M和盘的质量m0,把数值记录下来.2.把实验器材安装好.3.平衡摩擦力:在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一
2、块薄木板,反复移动其位置,直至不挂盘和重物时小车刚好能在斜面上保持匀速直线运动为止.4.将盘和重物通过细绳系在小车上,接通电源,放开小车,使小车运动,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带,并在纸带上标上号码.5.保持小车的质量不变,改变盘中重物的质量,重复步骤4,每次记录必须在相应的纸带上做上标记,将记录的数据填写在表格内.6.建立坐标系,用纵坐标表示加速度,横坐标表示力,在坐标系中描点,画出相应的图线,探究a与F的关系.7.保持盘和重物的质量不变,改变小车的质量(在小车上增减砝码),探究a与M的关系.热点一 实验原理与
3、实验操作例1在用如图S4-1所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验中,保持小车质量一定时,验证小车加速度a与合外力F的关系.图S4-1(1)除了电火花计时器、纸带、刻度尺、小车、砝码、拴有细线的砝码盘、附有定滑轮的长木板、垫块、导线及开关外,在下列器材中还必须使用的有 (填选项前的字母). A.220V、50Hz的交流电源B.电压可调的直流电源C.秒表D.天平(附砝码)(2)实验中,需要平衡小车运动时的摩擦阻力,正确的做法是 (填选项前的字母). A.小车放在木板上,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小
4、车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动B.小车放在木板上,后面固定一条纸带,纸带穿过打点计时器,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动C.小车放在木板上,挂上砝码盘,砝码盘内不放砝码,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在砝码盘的作用下沿木板做匀速直线运动D.小车放在木板上,挂上砝码盘,砝码盘内放入本次实验所需的砝码,把木板一端垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在砝码盘和砝码的作用下沿木板做匀速直线运动变式题为了探究加速度与力、质量的关系,甲、乙、丙三位同学分别设计
5、了如图S4-2所示的实验装置,小车质量用M表示(乙图中M包括小车与传感器,丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮),钩码总质量用m表示.图S4-2(1)为便于测量合外力的大小,并得到“小车质量一定时,小车的加速度与所受合外力成正比”的结论,下列说法正确的是 (填选项前的字母). A.三组实验中只有甲同学的实验需要平衡摩擦力B.三组实验都需要平衡摩擦力C.三组实验中只有甲同学的实验需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M的条件D.三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M的条件(2)若乙、丙两位同学发现
6、某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同,通过计算得到小车加速度均为a=g3(g为当地重力加速度),则乙、丙两位同学实验时所用的小车质量之比为 ,乙、丙两位同学实验时所用的钩码总质量之比为 . ■要点总结(1)在本实验中,必须平衡摩擦力,在平衡摩擦力时,不要把盘和重物系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着打点的纸带运动.(2)安装器材时,要调整滑轮的高度,使拴小车的细绳与长木板平行,且连接盘和重物应在平衡摩擦力之后.(3)改变小车的质量或拉力的大小时,改变量应尽可能大一些,但应满足盘和重物的总质
7、量远小于小车和车上砝码的总质量.盘和重物的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.(4)改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达滑轮处前按住小车.热点二 数据处理与误差分析1.数据处理(1)先在纸带上标明计数点,测量各计数点间的距离,根据公式a=ΔxT2计算加速度.(2)需要先记录各组对应的加速度a与小车所受牵引力F,然后建立直角坐标系,用纵坐标表示加速度a,用横坐标表示作用力F,描点画出a-F图像,如果图线是一条过原点的直线,便证明加速度与作用力成正比.再
8、记录各组对应的加速度a与小车和砝码的总质量M,然后建立直角坐标系,用纵坐标表示加速度a,用横坐标表示总质量的倒数1M,描点画出a-1M图像,如果图线是一条过原点的直线,就证明了加速度与质量成反比.2.误差分析(1)质量的测量、纸带上计数点间距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.(2)实验原理不完善引起误差.通过适当的调
