学生实验ppt配套的板书设计及意图

五华中学2011年高一级物理――一课一练

《验证牛顿第二定律》实验

【重点知识提示】

1．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mMg Tmg

MmM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．

2．实验器材

电磁打点计时器，纸带及复写纸，低压交流电源，两根导线，小车，一端附有滑轮的长木板，薄木板，小桶，细绳，砂，天平，刻度尺，砝码．

．． 3．实验步骤及器材调整

(1)用天平测出小车和小桶与砂的质量M和

m，把数值记录下来．

(2)按图4—7所示把实验器材安装好．

(3)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，

直至后面的纸带连好并不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速

运动为止． (4)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．

(5)保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量（确保M>>m）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．

(6)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． (7)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)、(6)验证a与M的关系．

4．注意事项

(1)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．

(2)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． (3)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，可见要在每次实验中均要求M>>m，只有这样，才能使牵引小车的牵．．．．Mm．．．．．．．．．．．．．引力近似等于砂及砂桶的重力．

(2)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

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列说法中错误的是 ( ) A．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

B．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源

D．小车运动的加速度，可从天平测出装砂小桶和砂的质量m及小车质量M，直接用公式a=mg求出(m<

点评 本题主要是考察该实验的操作及数据处理，只要对这些有一定了解，应该说是不难选择的． 【例2】 在《验证牛顿第二定律》的实验中备有下列器材：

A．打点计时器；B．天平(带砝码)；C．秒表；D．低压直流电源；E．纸带和复写纸；F．导线细线；G．小车；H．砂和小桶；I．带滑轮的长木板．

其中多余的器材是________________(填代号)、缺少的器材是__________。

解析 C、D；缺少的器材有低压交流电源，刻度尺、砝码．

点评 本题要求熟悉该实验的所需器材．

【例3】 如图4-8(a)为《验证牛顿第二定律》的实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带．纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间是0．1 s，距离如图，单位是cm，小2车的加速度是________m/s，在验证质量一定时加速度以和合外力F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图4—8(b)所示的a-F、图象，其原因是_____．

2 解析 本题的答案为1．60 m/s，平衡摩擦力过剩，a的计算利用逐差法．

a(SDESAB)(SEFSBC)(SFGSCD)

9t2(SDESEFSFG)(SABSBCSCD)

29t(SAGSAD)SAD40.65213.151021.60(m/s2)

229t90.12   点评 倪的计算用公式△s=at，通过计算平均值确定a的大小，平均值的求解用逐差法计算较为精确，a-F图象的形状为不过原点的直线表明平衡摩擦力的操作存在问题．

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【能力跟踪训练】

1．在《验证牛顿第二定律》的实验中，当小车质量

m不变时，a-F图象如图4—9所示，则小车质量m=________. 2．a、b、c、d四位同学做《验证牛顿第二定律》的实验，设小车质量和车上砝码质量之和为M，砂及砂桶的总质量为M，分别得出如图4—10中a、b、c、d一四个图线，其中图a、b、c是a-F图线，图d是a一1/M图线，则以下说法中正确的是 ( ) A．a和b较好地把握了实验条件M>>m B．c和d则没有把握好实验条件M>>m C．a同学长木板的倾角太小，而b同学长木板角度太大

D．a、b、c三同学中，c同学较好地完成了平衡摩擦力的操作

3．用斜面、小车、砂桶、砝码等器材做《验证牛顿第二定律》的实验，如图4—11 为实验中打出的一条纸带，相邻记数点的时间间隔为T，且间距s1、s2、…、s6已量出：

(1)请写出三个不同的计算加速度的表达式；

(2)如图4—12是某同学根据测量的数据画出的a一F图线，表明实验的问题

是 ．

４．在《验证牛顿第二定律》实验中，下面的说法中正确的是 ( ) A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过法滑轮系在小车上，但小桶内不能装砂

B．实验中应始终保持小车和砝码的质量远大于砂和小桶的质量

C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上，即可证明加速度与质量成反比

D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力

５．关于验证牛顿第二定律的实验，下列说法中符合实际的是____。

A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F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，最后归纳出速度、力、质量三者之间的关系

６．在做“验证第二运动定律的实验”时，首先要细心地调整装置，以使小车做匀速运动，然后才进行实验，这样做的目的何在：

A．平衡摩擦力 B。方便实验 C.减小摩擦力 D.增大阻力

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７．在做验证牛顿第二运动定律的实验时，某学生将实验装置如图1-9安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有两个明显的错误：（1）____；（2）____ ８．做“验证牛顿第二定律”实验时，按实验要求装置好器材后，应按一定的步骤进行实验，下列给出供选择的操作步骤。

A．保持小桶和砂的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次

B．保持小车质量不变，改变小桶里砂子的质量，测出加速度，重复几次

C．用天平测出小车和砂子的质量

D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力

F．用秒表测出小车运动的时间

G．将装有砂子的小桶用细线通过定滑轮系到小车上，接通电源，释放小车，在纸带上打出一系列的点

以上步骤中，不必要的步骤是____，正确步骤的合理顺序是____（填写代表字母）。

９．用打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用的电源的频率为50Hz。图1-10为做匀变速直线运动的小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻的两个点中间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5六个点，用米尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离分别是（单位：cm）：8.78，16.08，21.87，26.16，28.94。

2由此测出小车加速度的大小为____m／s，方向____。

《验证牛顿第二定律》答案

1、O．71kg(小车质量研由a-F图线的倒数

确定．) 2、A、B、C、D(图线为直线，表明M》m；a-F图线与F交于原点右侧表明f平衡不够，a-F图线与a交于原点上方，表明f平衡过甚；a-F图线过原点，表明f平衡恰当．) 3、(1)a(s6s5s4)(s3s2s1)s2s1s4s1aa；

T23T29T2(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够． ４、B、D(M>>m是为了减小系统误差．平衡摩擦力时必须将小车后面的纸带连好)．

５、D；

６、A；

７、（1）用了直流电源；（2）未平衡摩擦力；

８、F；ＣＤＧＢＡＥ；

９、略

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