修正过的探究牛顿第二定律

探究牛顿第二定律探究加速度与力、质量的关系探究牛顿第二定律的实验方法【实验方法】——控制变量法1.保持质量m不变，探究加速度a与合外力F的关系；2.保持合外力F

不变，探究加速度a与质量m的关系；m一定时a∝FF一定时a∝1m—【实验结论】实验装置图实验器材实验器材小车、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、砝码、小桶、砂、垫木1、小车质量的测量用

。天平2、打点计时器的用途是：打出纸带，测量计算小车的加速度。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（相邻两个计数点之间还有四个点未画出）,如图所示，图中x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm。已知打点计时器所用交流电频率为50Hz，求加速度的大小ABCDEFGx1x2x3x4x5x6纸带分析1：描点连线画速度图象求加速度图中x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cmVc=VD=VE=VF=ABCDEFGx1x2x3x4x5x60t/sv/m/s0.550.70200.30.10.2250.600.65时刻t/s速度v/（m/s）00.550.10.600.20.650.30.70原理：a=△V/△t纸带分析2：逐差法求加速度（偶数组）

x1=4.81cm，x2=5.29cm,x3=5.76cm，x4=6.25cm，x5=6.71cm，x6=7.21cm。Δx1=x4-x1=3a1

T2a1=（x4-x1）

/3T2Δx2=x5–x2=3a2

T2a2=（x

5–x2）

/3T2Δx3=x6–x3=3a3

T2a3=（x6–x3）

/3T2ABCDEFGx1x2x3x4x5x6确定合外力FF合＝T－f绳的拉力与小桶和砂的总重力相等吗？TT小于mg，当M>>m时，T近似等于mgf=

μFNf确定合外力FF合＝T－fF合＝T

＝m桶+砂g

如图所示，放在光滑水平桌面上的物体M，通过穿过定滑轮的绳和吊在桌面上的物体m相连．求绳子的拉力大小。

mgT1F合F合MgFNT2T1＝T2a1=a2T2=Ma2mg-T1=ma1mg-T=maT=MaMmT小于mg，当M>>m时，T近似等于mgθ如图一个木块正在倾角为θ为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。

如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力F，那物体现在受到的合外力是多少？θFNGcosθGsinθG

fV思考：如何用实验的方法实现这一目的？（使f和GsinӨ相等，从而使物体所受的合外力就等于沿斜面向下的力）T如何通过实验来平衡摩擦力并检验摩擦力是否真正被平衡掉？

将长木板的一端用垫木垫高，直至小车能在斜面上匀速下滑为止。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，根据纸带上的点是否均匀即可判断。特别注意：此过程不挂小桶。思考：若改变小车的质量，是否需要重新平衡摩擦力？实验探究数据处理数据采集1在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度ai(i=1、2、……)，并记录在表格中小车质量M=kg次数牵引力F/NF=m小桶+砂g加速度a/（m/s2）12345加速度a

与合外力F

的关系保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加速度a与外力F的关系实验探究数据处理数据分析2用纵坐标表示加速度a，横坐标表示牵引力F作a—F

图象次数牵引力F/N加速度a123450.200.300.400.500.600.300.100.150.210.26F/Na/m·s－200.100.200.300.400.200.400.60a—F

图象是一条过原点的倾斜直线说明：在质量一定时，a与合外力

成反比实验探究数据处理数据采集1在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度ai(i=1、2、……)，并记录在表格中牵引力F=N次数小车质量m

=小车+砝码Kg加速度a/m·s－212345加速度a

与物体的质量m的关系保持小车所受合外力不变，改变小车的质量m，分析加速度a与质量m的关系a0实验探究数据处理数据分析2次数小车质量m加速度a12345问题1a—m

为曲线能否说明a与m成反比？问题2如何进一步研究？ma0mm1实验结论3a—图象是一条过原点的倾斜直线1—m说明：在合外力一定时，a与m成反比a反比于ma正比于1/m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】1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调出一个合适的斜面,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.在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细线系在小车上,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.实验步骤2、3不需要重复,即整个实验平衡了摩擦力后,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,都不需要重新平衡摩擦力.3.每条纸带必须在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下打出.只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.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前按住小车.

5.作图象时,要使尽可能多的点分布在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.6.实验过程中，纸带、细线应与长木板平行。7.为提高测量精度

(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个起点.(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位,即从开始点起,每五个点标出一个计数点,而相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s.【误差分析】1.质量的测量误差,纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差,拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.2.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的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力),存在系统误差.小盘和砝码的总质量越接近小车的质量,误差就越大;反之,小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差就越小.3.平衡摩擦力不准造成误差在平衡摩擦力时,除了不挂小盘外;其他的都跟正 式实验一样(比如要挂好纸带,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,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。纸带m打点计数器Mm<<M（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．小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车C图：

，D图：

。0FaC0FaDAC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（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a―F关系分别如下图C、D所示(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：Fa0a0mm11、要平衡小车的摩擦力;2、拉小车的钩码质量应远小于小车