文档介绍：试验4：验证牛顿第二定律
一、试验目标
1．学会用控制变量法研究物理规律。
2．探究加速度和力、质量关系。
3．掌握灵活利用图象处理问题方法。
二、试验原理
控制变量法：在所研究问题中，有两个以上参量在发生牵连改变时，能够控制某个或一些量不变，只研究其中两个量之间改变关系方法，这也是物理学中研究问题时常常采取方法。
本试验中，研究参量为F、M和a，能够控制参量M一定，研究a和F关系，也可控制参量F一定，研究a和M关系。
三、试验器材
电磁打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮长木板、小车、小盘、低压交流电源、天平、砝码、刻度尺、导线。
四、试验步骤
1．用天平测量小盘质量m和小车质量M。
2．把一端附有滑轮长木板放在试验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮一端，连接好电路。
3．平衡摩擦力：小车尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器限位孔，将木板无滑轮一端稍微垫高部分，使小车在不挂小盘和砝码情况下，能沿木板做匀速直线运动。这么小车所受重力沿木板分力和小车所受摩擦力平衡。在确保小盘和砝码质量远小于小车质量条件下，能够近似认为小盘和砝码总重力大小等于小车所受合外力大小。
4．把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。
5．改变小盘内砝码个数，反复步骤4，并多做几次。
6．保持小盘内砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车质量，让小车在木板上滑动打出纸带。
7．改变小车上砝码个数，反复步骤6。
五、试验数据处理方法——图象法、化曲为直方法
1．探究加速度和力关系
以加速度a为纵坐标，以F为横坐标，依据测量数据描点，然后作出图象，看图象是否是经过原点直线，就能判定a和F是否成正比。
2．探究加速度和质量关系
以a为纵坐标、M为横坐标，依据各组数据在坐标系中描点，将会得到图甲所表示一条曲线。由图线只能看出M增大时a减小，但a和M具体是什么关系，不能得出。若以a为纵坐标、为横坐标，将会得到图乙所表示一条过原点倾斜直线，据此可判定a和m成反比。
3．方法总结
利用图象处理数据是物理试验中常见关键方法。在试验中假如发觉一个量x和另一个量y成反比，那么，x就应和成正比。因为在处理数据时，判定正百分比函数图象比判定一条曲线是否为反百分比函数图象要简单和直观得多，所以能够将反百分比函数曲线转化为正百分比函数直线进行处理。
六、注意事项
1．一定要做好平衡摩擦力工作，也就是调出一个适宜斜面，使小车重力沿着斜面方向分力恰好平衡小车受摩擦阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂重物细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点纸带运动。
2．试验步骤2、3不需要反复，即整个试验平衡了摩擦力后，不管以后是改变重物质量，还是改变小车和砝码总质量，全部不需要重新平衡摩擦力。
3．每条纸带必需在满足小车和车上所加砝码总质量远大于重物质量条件下打出。只有如此，重物重力才可视为小车受到拉力。
4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽可能靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车抵达滑轮前按住小车。
5．作图象时，要使尽可能多点在所作直线上，不在直线上点应尽可能对称分布在所作直线两侧。
6．作图时两轴标度百分比要选择合适。各量须采取国际单位。这么作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。
7．为提升测量精度，能够采取下列方法：
(1)应舍掉纸带上开头比较密集点，在后边便于测量地方找一个起点。
(2)能够把每打五次点时间作为时间单位，即从开始点起，每隔四个点标出一个计数点，而相邻计数点间时间间隔为T＝。
七、误差分析
1．质量测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离测量误差，拉线或纸带不和木板平行等全部会造成误差。
2．因试验原理不完善造成误差：本试验中用重物重力替换小车受到拉力(实际上小车受到拉力要小于重物重力)，存在系统误差。重物质量越靠近小车质量，误差就越大；反之，重物质量越小于小车质量，误差就越小。
3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂重物外，其它全部跟正式试验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动标志是打点计时器打出纸带上各点距离相等。
八、试验改善
本试验中能够用气垫导轨来替换长木板，这么就省去了平衡小车摩擦力麻烦，小车加速度也能够利用传感器，借助于计算机来处理。
命题研究一、试验器材、原理目标考查
【题例1】 在“探究加速度和力、质量关系”试验时，已提供了小车、一端附有定滑轮长木板、纸带、带小盘细线、刻度尺、天平、导线。为了完成试验，还须从下图中选择试验器材，其名称是__①__，并分别写出所选器材作用__②__。
解题