文档介绍：第13讲 实验：验证牛顿运动定律
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» KEOANZIZHJYWil
一、实验目的
1．学会用控制变量法研究物理规律
2．探究加速度与力、质量的关系．
3．掌握利用图象处理数据的方法．
二、实验原理
板 有质量M与祛码和盘的总质 量m满足M》m的条件.
某同学得到如图所示的纸带•已知打点计时器所接电源频率 为50 . B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点.
DG
—xAD=1・80 cm•由此可算出小车的加速度a=5・0(保留两位有效数 AD
字)m/s2・
解析：(1)根据所给的 a-F
象可知，当F = 0时，小车已经有
了加速度 a ，所以肯定是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角
0
偏大造成的．
⑵根据牛顿第二定律，对小车，有F = Ma/^^R和盘，有
吨心叫解得，只有当时，小车受到的
拉力才近似等于mg，从而减小误差.
⑶由题图读出％ = 2・10 cm
x = cm
DG
x = cm，根据 Ax = aA^2，解得 a = m/s2. AD
2．某同学利用如图所示的装置探究物体加速度与力、质量的关 系．小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子，沙桶的总质量（包括桶 以及桶内沙子质量）记为m,小车的总质量（包括车、盒子及盒内沙 子质量）记为 M.
（1）验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比：从小车
的盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,测量并记录沙桶的总重力 mg（g为重力加速度），将该力视为合外力F,对应的加速度a从打下
的纸带中计算得出．多次改变合外力 F 的大小,每次都会得到一个 相应的加速度•以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a-F 图线，图线从理论上讲应该是一条过原点的倾斜直线；图线斜率表
1 1 1
示的物理意义为胚磊（选填“M^m”或“M”）；本次实验中丕需 要（选填“需要”或“不需要”）满足M m；理由是mg是系统的合 外力.
⑵验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶 和桶内沙子的总质量不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加 速度与质量的关系•本次实验中，用图象法处理数据时，以加速度
1
a为纵轴，应该以MTm
11
(选填“爲”或“M”)为横轴・
解析：(1)实验过程中小车的总质量与沙桶的总质量均是变量，
但二者组成的系统总质量不变，所以将系统作为研究对象进行分析 才能研究质量不变时加速度与合外力的关系． a-F 图象从理论上讲
m.
应该是一条过原点的倾斜直线，图线的斜率表示研究对象质量的倒
:，即； mg作为系统的合外力不需要满足M
M＋m
验证合外力不变时加速度与质量的关系，即保证桶及桶内的
沙子总质量不变，研究对象仍然是小车和沙桶组成的系统．用作
法进行数据处理时应作出-1
a- 图象，图线为一条过原点的倾斜
M＋m
直线．
3•某实验小组利用如图(a)所示的装置探究加速度与力、质量 的关系．
下列做法正确的是AD(填选项前的字母).
A・调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
，将装有 砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C・实验时，先放开木块，再接通打点计时器的电源
D・通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板 倾斜度
为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动 时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量远小于
(选填“远大于”“远小于”或“近似等于” )木块和木块上砝码的 总质量．
(3)甲、乙两同学在同一实验室各取一套图示的装置放在水平桌
面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速
度a与拉力F的关系，分别得到图(b)中两条直线•设甲、乙用的木
块质量分别为m 、m ,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分 甲乙
别为“「“ “，由图可知，m e小于m “，“中大于““(均选填“大
甲 乙 甲 乙 甲 乙.
于”
小于”
或“等于”)
解析：(1)在利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系时，
调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，选项 A 正
确．木块下滑时受到重力、支持力、细线拉力和摩擦力，要使细线
拉力等于木块所受的合力，需要使木板倾斜，木块重力沿斜面方向 的分力等于摩擦力，在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力 时，应该去掉装有砝码的砝码桶，选项 B 错误．实验时，先接通打
点计时器的电源，再放开木块，选项 C 错误．通过增减木块上的砝 码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，选项D正确.
为使砝码桶及桶内砝码