修正过的探究牛顿第二定律

1、探究牛顿第二定律探究牛顿第二定律探究探究加速度加速度与与力力、质量质量的关系的关系1.1.保持保持质量质量m m不变，探究不变，探究加速度加速度a a与与合外力合外力F F的关系；的关系；2.2.保持保持合外力合外力F F 不变，探究不变，探究加速度加速度a a与与质量质量m m的关系；的关系；实验装置图实验装置图实验器材实验器材实验器材实验器材小车、天平、打点计时器（学生电源、导线）、小车、天平、打点计时器（学生电源、导线）、纸带、刻度尺、一端带滑轮的长木板、细线、纸带、刻度尺、一端带滑轮的长木板、细线、砝码砝码、小桶、砂、小桶、砂、垫木垫木1 1、小车质量的测量用、小车质量的测量用 。 天

2、平2 2、打点计时器的用途是：、打点计时器的用途是：打出纸带，打出纸带，测量计算小车的加速度。测量计算小车的加速度。l 某同学用打点计时器测定加速度，在得到的纸带某同学用打点计时器测定加速度，在得到的纸带上选取七个计数点（上选取七个计数点（相邻两个计数点之间还有四相邻两个计数点之间还有四个点未画出个点未画出）, , 如图所示，图中如图所示，图中x x1 1=4.81cm=4.81cm，x x2 2=5.29cm, =5.29cm, x x3 3=5.76cm=5.76cm，x x4 4=6.25cm=6.25cm，x x5 5=6.71cm=6.71cm，x x6 6=7.21cm=7.21c

3、m。已知打点计时器所用交流电频率。已知打点计时器所用交流电频率为为50Hz50Hz，求加速度的大小求加速度的大小A BCDEFGx1x2x3x4x5x6纸带分析纸带分析1：描点连线画速度图象求加速度描点连线画速度图象求加速度图中图中x1=4.81cm，x2=5.29cm, x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm Vc= VD= VE= VF=smTxx55. 0232A BCDEFGx1x2x3x4x5x6smTxx60. 0243smTxx65. 0254smTxx70. 02650t/sv/m/s0.550.70200.30.10.2250.600.

4、65时刻t/s速度v/（m/s）00.550.10.600.20.650.30.70原理：原理：a=a=V/V/t t纸带分析纸带分析2 2：逐差法求加速度逐差法求加速度（偶数组）（偶数组）l x1=4.81cm，x2=5.29cm, x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm。 x1 = x4 - x1 = 3a1 T2a1 = （x4 - x1 ） / 3 T2 x2 = x5 x2 = 3a2 T2a2 = （x 5 x2 ） / 3 T2 x3 = x6 x3 = 3a3 T2a3 = （x6 x3 ） / 3 T2)(50.02)3()321()6

5、54(3)321(2smTxxxxxxaaaaA BCDEFGx1x2x3x4x5x6确定合确定合外力外力F FF合合Tf绳的拉力与小桶绳的拉力与小桶和砂的总重力相和砂的总重力相等吗？等吗？T TT T小于小于mgmg，当，当MmMm时，时，T T近似近似等于等于mgmgf=f= FNf f确定合确定合外力外力F FF合合TfF合合T m桶桶+砂砂g 如图所示，放在光滑水平桌面上的物体如图所示，放在光滑水平桌面上的物体M M，通过穿过定滑轮的绳和吊在桌面上的物体通过穿过定滑轮的绳和吊在桌面上的物体m m相连求绳子的拉力大小。相连求绳子的拉力大小。mgT1F合合F合合MgFNT2T1T2a1=a

6、2T2=Ma2mg-T1=ma1mg-T=maT=MaM Mm mT T小于小于mgmg，当，当MmMm时，时，T T近似近似等于等于mgmg如图一个木块正在倾角为如图一个木块正在倾角为为的三角为的三角 斜面上斜面上匀速下滑匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。，试求斜面的动摩擦因数。 如果此时给物体加上一个如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力沿斜面向下的力F F，那物体现在受到的合外力是多少？，那物体现在受到的合外力是多少？F FN NGcosGcosGsinGsinG GNFmgcostancossincossinmgFfmgN f fV V思考思考：如何用实验的方法实现这一如何用实验的方法实现

7、这一目的？（使目的？（使f f和和GsinGsin相等，从而相等，从而使物体所受的合外力就等于沿斜使物体所受的合外力就等于沿斜面向下的力）面向下的力）T T如何如何通过实验来平衡摩擦力通过实验来平衡摩擦力并并检验摩擦力检验摩擦力是否真正被平衡掉是否真正被平衡掉？ 将长木板的一端用垫木垫高，直至小车能在将长木板的一端用垫木垫高，直至小车能在斜面上匀速下滑为止。斜面上匀速下滑为止。如何检验摩擦力真正被平衡掉？如何检验摩擦力真正被平衡掉？让小车拖动纸带在斜面上下滑，根据纸带上让小车拖动纸带在斜面上下滑，根据纸带上的点是否均匀即可判断。的点是否均匀即可判断。 特别注意：此过特别注意：此过程不挂小桶。程

8、不挂小桶。思考：若改变思考：若改变小车的质量，小车的质量，是否需要重新是否需要重新平衡摩擦力？平衡摩擦力？加速度加速度 a a 与合外力与合外力 F F 的关系的关系保持物体质量不变，改变物体所受外保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加速度力，分析加速度 a 与外力与外力 F 的关系的关系a a0 0m ma0 0mm1a a反比于反比于m ma a正比于正比于1/m1/m实验步骤实验步骤:1 1用调整好的天平测出小车和小桶的质量用调整好的天平测出小车和小桶的质量M M和和m m ，把数据记录下来。把数据记录下来。2 2按如图装置把实验器材安装好，只是不按如图装置把实验器材安装好，只是不把

9、挂小桶用把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力的细线系在小车上，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）。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，把砝码和砂的质量码和砂的质量MM和和mm记录下来。把细线系在小车上并记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶

10、绕过滑轮悬挂小桶, ,接通电源接通电源, ,放开小车放开小车, ,打点计时器打点计时器在纸带上打下一系列点在纸带上打下一系列点, ,取下纸带取下纸带, ,在纸带上写上编号在纸带上写上编号. .5保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤称量），按步骤4 4再做再做5 5次实验。次实验。 6算出每条纸带对应的加速度的值。算出每条纸带对应的加速度的值。7用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a a，横坐标表示作用力，横坐标表示作用力F F，即，即砂和桶的总重力砂和桶的总重力( (m+mm+m) )g g，根据实验结果在坐标平面，根据实验结果在坐

11、标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的上描出相应的点，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，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用纵坐标表示加速度a a，横坐标表示小车和车内砝码，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数总质量的倒数 , ,在坐标平面上根据实验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

12、过原点结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线的直线, ,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速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。度与它的质量成反比。 MM 1【注意事项注意事项】 1. 1.一定要做好平衡摩擦力的工作一定要做好平衡摩擦力的工作, ,也就是调出也就是调出一个合适的斜面一个合适的斜面, ,使小车的重力沿着斜面方向的分力使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力正好平衡小车受的摩擦阻力. .在平衡摩擦力时在平衡摩擦力时, ,不要不要把悬挂小盘的细线系在小车上把悬挂小盘的细线系在小车上, ,即不要给小车加任何即不要给小车加任何牵引力牵引力

13、, ,并要让小车拖着打点的纸带运动并要让小车拖着打点的纸带运动. . 2. 2.实验步骤实验步骤2 2、3 3不需要重复不需要重复, ,即整个实验平衡即整个实验平衡了摩擦力后了摩擦力后, ,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量是改变小车和砝码的总质量, ,都不都不需要重新平衡摩擦需要重新平衡摩擦力力. . 3. 3.每条纸带必须在每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出下打出. .只只有如此有如此, ,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉

14、小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力力. . 4. 4.改变拉力和小车质量后改变拉力和小车质量后, ,每次开始时每次开始时小车应尽小车应尽量靠近打点计时器量靠近打点计时器, ,并应并应先接通电源先接通电源, ,再放开小车再放开小车, ,且且应应在小车到达滑轮前按住小车在小车到达滑轮前按住小车. . 5.5.作图象时作图象时, ,要要使尽可能多的点分布在所作直线使尽可能多的点分布在所作直线上上, ,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧侧. . 6. 6.实验过程中，纸带、细线应与长木板平行。实验过程中，纸带、细线应与长木板平行。 7. 7.为

15、提高测量精度为提高测量精度 (1)(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点应舍掉纸带上开头比较密集的点, ,在后边便在后边便于测量的地方找一个起点于测量的地方找一个起点. . (2) (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位可以把每打五次点的时间作为时间单位, ,即即从开始点起从开始点起, ,每五个点标出一个计数点每五个点标出一个计数点, ,而相邻计数而相邻计数点间的时间间隔为点间的时间间隔为T T=0.1 s. =0.1 s. 【误差分析误差分析】 1. 1.质量的测量误差质量的测量误差, ,纸带上打点计时器打点间纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差隔距离的测量误差, ,拉线或纸带不与木板平行等

16、都会拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差造成误差. . 2. 2.因实验原理不完善造成误差因实验原理不完善造成误差 本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力的拉力( (实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力总重力),),存在系统误差存在系统误差. .小盘和砝码的总质量越接近小车的质量小盘和砝码的总质量越接近小车的质量, ,误差就越大误差就越大; ;反之反之, ,小盘和砝码的总质量越小于小车的质量小盘和砝码的总质量越小于小车的质量, ,误差误差就越小就越小. .3.3.平衡摩擦力不准造成误差平衡摩擦力不准造

17、成误差 在平衡摩擦力时在平衡摩擦力时, ,除了不挂小盘外除了不挂小盘外; ;其他的都跟正其他的都跟正式实验一样式实验一样( (比如要挂好纸带比如要挂好纸带, ,接通打点计时器接通打点计时器),),匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等的距离相等. . 在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时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采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用用M M表示，盘及盘中的砝码质量用表示，盘及盘中的砝码质量用m m表示，小车的加表示，小车的加速度可由小车后

18、拖动的纸带由打点计数器打上的点速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出：计算出：(1)(1)当当M M与与m m的大小关系满足的大小关系满足时，才可以时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。 纸带纸带m打点计数器打点计数器MmM（2）一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定, ,探究做探究做加速度与质量的关系加速度与质量的关系, ,以下做法错误的是以下做法错误的是:( ):( ) A A平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上定滑轮系在小车上 B B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C C小车释放前应靠近打点计时器小车释放前应靠近打点计时器, ,且应先接通电源且应先接通电源 再释放小车再释放小车C图：图： ，D图：图： 。0FaC0FaDAC平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了平衡摩擦力时，长木板的倾角过大了没有平衡摩擦力或木板的倾角过小没有平衡摩擦力或木板的倾角过小（3 3）在保持小车及车中的砝码质量质量在保持小车及车中的砝码质量质量M M一定，探究加一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力