验证牛顿第二定律.docx二、验证牛顿第二定律
【重点知识提示】
.实验目的、原理
实验目的验证牛顿第二定律,即物体的质量一定
时,加速度与作用力成正比;作用力一定时,加速度与
质量成反比.实验原理:利用砂及砂桶通过细线牵引小
车做加速运动的方法,采用控制变量法研究上述两组
关系.如图 4— 6 所示,通过适当的调节,使小车所受的
阻力忽略,当 M和优做加速运动时,可以得到
a
m
g
M m
m
T
mg
m
M
当 M>>m时,可近似认为小车所受的拉力
T 等于 mg.
本实验第一部分保持小车的质量不变,改变
m的大小,测出相应的 a,验证 a 与 F 的
关系;第二部分保持
m不变,改变 M的大小, 测出小车运动的加速度
a,验证 a 与 M的关系.
.实验器材
打点计时器,纸带及复写纸,小车,一端附有滑轮的长木板,小桶,细绳,砂,低压交
流电源,两根导线,天平,刻度尺,砝码.
.实验步骤及器材调整
用天平测出小车和小桶的质量 M和加,把数值记录下来.
按图 4— 7 所示把实验器材安装好.
平衡摩擦力:在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板,反复移动其位置,直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止.
将砂桶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.
保持小车的质量不变, 改变砂桶中的砂量重复步骤 (4) ,每次记录必须在相应的纸带上做上标记,列表格将记录的数据填写在表内.
建立坐标系,用纵坐标表示加速度,横坐标表示力,在坐标系上描点,画出相应的图线以验证倪与 F 的关系.
保持砂及小桶的质量不变, 改变小车的质量 ( 在小车上增减砝码 ) ,重复上述步骤 (5) 、
验证 a 与 M的关系.
.注意事项
在本实验中, 必须平衡摩擦力, 方法是将长木板的一端垫起, 而垫起的位置要恰当. 在位置确定以后,不能再更换倾角.
改变 m和 M的大小时,每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器,而且先通电再放小车.
每次利用纸带确定 a 时,应求解其平均加速度.
5 .数据处理及误差分析
(1) 该实验原理中 T= mg
M
M>>m,只有这样,才能
,可见要在每次实验中均要求
M
m
使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力.
在平衡摩擦力时,垫起的物体的位置要适当,长木板形成的倾角既不能太大也不能太小,同时每次改变 M时,不再重复平衡摩擦力.
(3) 在验证 a 与 M的关系时,作图时应将横轴用 l / M表示,这样才能使图象更直观.
【典型范例导析】
【例 1】 在《验证牛顿第二定律》的实验中,在研究作用力一定时加速度与质量成反
比的结论时,下列说法中错误的是 ( )
.平衡摩擦力时,应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
.每次改变小车质量时
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