文档介绍：实验四验证牛顿运动定律
要点归纳
【实验目的】
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【实验原理】
律,即F=Ma,当研究对象有两个以上的参量发生变化
时,设法控制某些参量使之不变,而研究另外两个参
力F、质量M和加速度a三个变量,研究加速度a与F及M
的关系时,先控制质量M不变,讨论加速度a与力F的关
系;然后再控制力F不变,讨论加速度a与质量M的关系.
:小
车及砝码的总质量M;用天平测出.
小车受到的拉力F认为等于托盘和砝码的总重力mg.
小车的加速度a利用纸带根据Δx=aT2计算.
【实验器材】
打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附
有定滑轮的长木板、重物、夹子、细绳、低压交流
电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺、砝码.
【处理数据、探索结论】
,小盘和砝
码的总质量m,把数值记录下来.
,只是不把悬
挂小盘的细绳系在车上,即不给小车施加牵引力.
图1
:在长木板不带定滑轮的一端下
,直至小车在斜
,小车
拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的
重力在斜面方向上的分力平衡.
,先接
通电源再放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列
的点,打完点后切断电源,取下纸带,在纸带上标上纸
带号码.
,在小盘里放入
适量的砝码,把小盘和砝码的总质量m′记录下来,重
,记录下小盘和砝
码的总质量m″,再重复步骤4.
,得到三条纸带.
,标
明计数点,测量计数点间的距离,算出每条纸带上的
加速度的值.
,横坐标表示作用力F,
作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力,根据实验
结果在坐标平面上画出相应的点,如果这些点是在一
条过原点的直线上,便证明了加速度与作用力成正比.
,在小车上加砝码,
重复上面的实验,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示
小车和砝码总质量的倒数,根据实验结果在坐标平面
上,就证明了加速度与质量成反比.
控制变量法,验证牛二律;实验第一步,
平衡摩擦力;合力等于盘码重,必须满足关系式(m
M);验证a-M成反比,注意选好坐标系.
锦囊妙诀
交流与思考:若由实验结果画出的小车运动的
a—F图线是一条并不过原点的直线,说明实验中存在
什么问题?图线的斜率有何物理意义?实验中并不
画出a—M图线,而是画出a- 图线,这包含了哪
些物理思想方法?
a—F图线是一条并不过原点的直线,说明F
,说
明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足;若图线在a轴
正向有截距,说明平衡摩擦力过度,此时图线的斜率
表示.
提示:
由牛顿第二定律可知,a与M成反比,所以a—M图
,也为了将曲线转
化为便于研究的直线,画出a- 图线,这包含了
物理学中化曲为直的思想方法,此时图线的斜率表示
F.
【误差分析】
,纸带上打点计时器打点间
隔距离的测量误差,拉线或纸带不与木板平行等都会
造成误差.
本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到
的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的
总重力),存在系统误差.
小盘和砝码的总质量越接近小车的质量,误差就越大;
反之,小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差
就越小.
在平衡摩擦力时,除了不挂小盘外;其他的都跟正
式实验一样(比如要挂好纸带,接通打点计时器),匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等.