高考总复习实验验证牛顿运动定律

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(对应学生用书P52)一、实验目的 1.学会用控制变量法研究物理规律；

2.验证牛顿第二定律；3.掌握利用图象处理数据的方法.

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二、实验原理与方法 1. 验证牛顿运动定律的实验依据是牛顿运动定律，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， 而研究另外两个参量之间的变化关系的方法叫控制变量法.本实验中有 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. 2. 实验中需要测量的物理量和测量方法是：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Δs=aT_2计算.

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三、实验器材 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. 四、实验步骤及数据处理 1.用天平测出小车和砝码的总质量 M,小盘和砝码的总质量m,把 数值记录下来. 2. 按如图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在

打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、

车上，即不给小车加牵引力.

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3. 平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板.反 复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状 态.这时，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. 4. 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，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. 5. 保持小车和砝码的质量不变，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，重复步骤4.在小桶内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″,再重复步骤4. 6.重复步骤5两次，得到三条纸带.

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7.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，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. 8.用纵坐标表示加速度a,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. 9. 保持小盘和砝码的质量不变，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画出相应的点.如果这些点是在一条过原点的

直线上，就证明了加速度与质量成反比.五、实验改进 本

实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了平衡小车

摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，借助于计算机来处理.

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(对应学生用书P52)要点一 注意事项 1. 一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，

使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵 引力，并要让小车拖着打点的纸带运动.

2. 实验步骤 2、 3 不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需 要重新平衡摩擦力.

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3. 每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘 和砝码的总质量的条件下打出.只有如此，小盘和砝码的总重力才可视 为小车受到的拉力. 4. 改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时 器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车. 5. 作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上 的点应尽可能对称分布在所作直线两侧. 6. 作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位.这样

作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些.

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7.为提高测量精度 (1)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. (2)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.

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在本实验中，以下说法正确的是( 桶内不能装砂

)

A .平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小 B .实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶的质 量 C .实验中如果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时，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

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[解析]

平衡摩擦力时，不应用小桶拉动小车做匀速运动，应让小

车带着纸带下滑来平衡摩擦力即可， A错误， D正确；实验中应始终保 持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶的质量， B正确；由实验画的 a - M图象是一条曲线，难以判定它所对应的函数式，从而难以确定 a与 1 M的定量关系，所以在实验中应作 a- 图象而不是 a-M图象来分析实 M 验结果， C错误.

[答案]

BD

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要点二

牛顿第二定律的实验研究的方法

1.控制变量法 牛顿第二定律研究的是物体的加速度 a与物体所受的合外力 F及物 体的质量m之间的关系.采取的方法是控制变量法

,先控制物体的质量 不变，研究a与F的关系，然后控制物体所受的合外力F不变，研究a与m 的关系，最后研究 a 、 F 、 m 三者间的关系.这样的方法叫做控制变量 法.控制变量法是研究多个物理量之间的关系常用的重要实验方法.

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2.等效替代法 对于某个不便直接测量的物理量，用便于测量的物理量进行等效 替代.在如图所示实验中，使两车同时运动，同时停止.分别测出两 1 小车的位移 s的大小，根据 s= at2可知 s∝ a,即通过比较 s,就可以比较 2 a的大小关系.由此可见，本实验还巧妙地运用了比较法.

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在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组 设计了如图所示的实验装置.图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车 前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控 制装置上，实验时通过控制装置使小车同时开始运动，然后同时停止.

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(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使 ________________ ; 在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量__________小 车的质量(选填“远大于”“远小于”或“等于”). (2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这 样比较，是因为 ________________________________________________ ______________________. [解析 ] (1) 在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使小车与滑 轮之间的细线水平 (或与轨道平行 );实验时，为减小误差，应使 …… 此处隐藏：1801字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……