关于验证牛顿第二定律实验要点的分析

验证牛顿第二定律实验原理：验证两个方面的问题：一、当小车质量一定时，加速度与合外力成正比；a∝F二、拉力一定时，加速度与小车质量成反比。a∝(因为加速度与质量的反比图像为曲线，不易判断图像的准确程度，因此，要画加速度与质量倒数的正比图像)即得到如下两个图像。二、实验中必须注意的两个要点：（1）、把绳子对小车的拉力作为小车的合外力；（2）、沙和沙桶的重力认为等于绳子的拉力；所以，就近似认为沙与沙桶的重力等于小车的合外力。第一、为了保证绳子的拉力等于小车的合外力，则必须用小车的重力抵消掉小车所爱的摩擦力。方法是将长木板不带滑轮的一端垫高，直到不挂沙桶的小车拖着纸带在长木板上能够匀速滑行。判断是还匀速滑行的方法是：看纸带上打下的点是否均匀。如果不满足这个条件，最终的实验结果将会是下面两种情况：直线1说明平衡摩擦力时，倾角过大；直线2说明平衡摩擦力时，倾角过小。第二、为了使沙和沙桶的重力近似等于绳子的拉力，则须满足沙与沙桶的质量远小球小车的质量。现将这个结论的证明过程展示如下：以沙桶为研究对象：mg-以小车为研究对象：F由以上两式可知：a=只有当a无限小时，沙和沙桶的重力才会近似等于绳子的拉力。根据上式可知：当M远大于m时，a才会接近零值。如果不满足这个条件，a将会趋近于g。图线将出现弯曲。

若出现下面这种情况，则说明两个条件均没有满足。练习：1、关于验证牛顿第二定律的实验，下列说法中不符合实际的是()A．通过同时改变小车的质量及受到的拉力的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2、在验证牛顿第二定律实验中，(1)某组同学用如图甲所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系．下列措施中不需要和不正确的是________．①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源A．①③⑤B．②③⑤C．③④⑤D．②④⑤(2)某组同学实验得出数据，画出a－F图像如图乙所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是________．A．实验中摩擦力没有平衡B．实验中摩擦力平衡过度C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行D．实验中小车质量发生变化3、某学习小组用如图所示装置探究“加速度和力的关系”．该小组已经测量了两个光电门间的距离为L，遮光条的宽度为d，遮光条通过两个光电门的时间分别为t1、t2，则：(1)小车的实际加速度可以表示为______．(用题中所给物理量表示)(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据，可在坐标纸上画出a－F关系的点迹(如图所示)．经过分析，发现存在一些问题，产生的主要原因可能是()A．轨道与水平方向夹角太大B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势4、某同学设计了如图3所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔代替定滑轮，细绳的两端分别与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d。开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板开始运动为止，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，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t。=1\*GB3①木板的加速度可以用d、t表示为a=；为零减小测量加速度的偶然误差可以采用的办法是（一种即可）。=2\*GB3②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。下列图像能表示该同学实验结果的是。=3\*GB3③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5、如图所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图。图中A为小车，B为砝码及砝码盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50Hz交流电。小车A的质量为m1，砝码及砝码盘B的质量为m2。（1）下列说法正确的是。A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力[来源:B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远大于m1D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a∝1M图像（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图像，可能是图中的图线。(选填“甲”、“乙”、“丙”)（3）如图所示为某次实验得到的纸带，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F7个计数点（每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点。本图中没有画出）打点计时器用的是220V、50Hz的交流电源。由此可求得小车的加速度大小

m/s2。（结果保留二位有效数字）（2009·江苏物理11，10分）“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图6甲所示。（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图6乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a=m/s2。（结果保留两位有效数字）（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a