北京市延庆县第三中学高中物理 实验专题探究 验证牛顿第二定律

1、验证牛顿第二定律一、实验内容复习1、基本问题思考验证牛顿第二定律的实验原理是什么？只有当才有为什么砂桶总质量m要远远小于小车总质量M（m最好不要超过M）实验原理1保持小车总质量M不变，2保持砂桶内砂的质量m不变， 该实验需要测量哪些量？各用什么测量工具？为什么要用垫块垫高木板？实验器材 小车；砝码；小桶及砂；细绳；附有滑轮的长木板；垫块；交流电源；纸带及复写纸；打点计时器；导线；天平；毫米刻度尺等 此时，是否可以同时测砂桶质量m ？实验步骤1、测质量M如何组装实验装置？实验前为何要平衡摩擦力？如何平衡？2、组装实验装置 反复移动、静止、利用打点计时器需要重复操作的步骤是什么？为什么要改变砂桶质

2、量？改变砂桶质量后是否需要重新平衡摩擦力？为什么？ 3、保持小车总质量M不变，测多组aF数据，同时记录数据4、保持砂桶内砂的质量m不变，测多组a-数据，同时记录数据数据处理（1）（2）图像法：描点作图 系统误差和偶然误差原理、摩擦力平衡、质量测量、记数点间距测量、纸带和细绳不严格与木板平行等需要重复操作的步骤是什么？为什么要改变小车总质量？改变小车总质量后是否需要重新平衡摩擦力？为什么？ 如何利用纸带测出a？为何要作出a-图像，而不是a-M图像？有什么好处？aF和 a-图像斜率的物理意义分别是什么？误差的来源？若摩擦力平衡不准确对图像有何影响？实验中应注意些什么？2、拓展问题研究若砂桶总质量m

3、不够小，则aF和 a-图像是什么样的？二、基本实验练习3.答案：1、（1）C D ；垫块、刻度尺 2、（1）F；三、实验方法迁移创新1、某同学设计了如题22图3所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m，托盘和盘中砝码的总质量为m，实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10ms2。为测量滑块的加速度，须测出它在A、B间运动的 与 ，计算的运动学公式是 ；根据牛顿运动定律得到与的关系为：他想通过多次改变，测出相应的值，并利用上式来计算。若

4、要求是的一次函数，必须使上式中的 保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ；实验得到与的关系如题22图4所示，由此可知= （取两位有效数字）位移、时间；m+m、滑块上；0.23（0.21-0.25）2、请完成以下两小题。（1）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d0开始时讲模板置于处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后

5、，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间。木板的加速度可以用、表示为= ；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可） 。 改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是 。 用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是 。A.可以改变滑动摩擦力的大小B.可以更方便地获取多组实验数据C.可以比较精确地测出摩擦力的大小D.可以获得更大的加速度以提高实验精度【答案】 C BC【解析】由于，且x=d，所以 由于加速度。所以a-F1图象C正确BC3、为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规

6、律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）。实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点。（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：时间t/s00.501.001.502.002.50速度v/(m·s-1)0.120.190.230.260.280.29请根据实验数据作出小车的v-t图像。（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由。【答案】（1）之前 （2）（如右图）（3）同意，在v-t图象中，速度越大时加速度越小，小车受到的合力越小