文档介绍：3. 2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 ：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 —6所示，通过适当的调节，使小车所受的 阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到
m
a = g
M+m
f M
T = me
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，硅码.
实验步骤及器材调整
用天平测出小车和小桶的质量M和 力口，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，用纵坐标表不加速度，横坐标表不力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验
证a与F的关系.
保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减磁码)，重复上述步骤(5)、(6)
验证a与M的关系.
注意事项
在木实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，
确定以后，不能再更换倾角.
实验中必须满足小车的质量远大于小盘和舷码的总质量(即M»m)时，才可近似认为小车 所受的拉力T等于mg.
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.
作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线 两侧.
.为提高测量精度
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•
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. 1 s.
数据处理及误差分析
该实验原理中T=〃g •丿一，可见要在每次实验中均要求M〉〉m,只有这样，才能使牵引
M +m
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.
在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用1 / 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，不需要重新平衡摩擦力
实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源