第三章 实验四 验证牛顿运动定律

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实验四　验证牛顿运动定律
目标要求 　1.理解实验的原理，明确实验过程并能进行数据处理.2.了解实验的注意事项，会
对实验进行误差分析.3.能对实验进行创新改进．
实验技能储备
1．实验原理
(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．
(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．
(3)作出 a－F图象和 a－图象，确定 a与F、m的关系．
2．实验器材
小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带
天平、刻度尺、坐标纸．
3．实验过程
(1)测量：用天平测量槽码的质量 m′和小车的质量 m.
(2)安装：按照如图 1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即
不给小车牵引力)．
图1
(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．
(4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下
纸带，编号码．
② 保持小车的质量 m不变，改变槽码的质量 m′，重复步骤①.
③ 在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度 a.
④ 描点作图，作 a－F的图象．
⑤ 保持槽码的质量 m′不变，改变小车质量 m，重复步骤①和③，作 a－图象．
4．数据处理
(1)利用逐差法或 v－t图象法求 a.
(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明 a与F成正比．
(3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定 a与m成反
比．
5．注意事项
(1)开始实验前首先平衡摩擦阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方
向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在
小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．
(2)实验过程中不用重复平衡摩擦力．
(3)实验必须保证的条件：m ≫ m ′ .
(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先
接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．
6．误差分析
(1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力 m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉
力要小于槽码的总重力．
(2)平衡摩擦阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与
木板平行都会引起误差．
考点一　教材原型实验
例1　(2020·山东模拟)某同学利用如图 2甲所示的装置探究加速度与物体受力、物体质量的
关系．实验时，把数据记录在表格中，数据是按加速度大小排列的，第 8组数据中小车质量
和加速度数据漏记．
图2
组号 F/N m/kg a/(m·s－2)
1 0.29 0.86 0.34
摘要：

实验四　验证牛顿运动定律目标要求　1.理解实验的原理，明确实验过程并能进行数据处理.2.了解实验的注意事项，会对实验进行误差分析.3.能对实验进行创新改进．实验技能储备1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a－F图象和a－图象，确定a与F、m的关系．2．实验器材小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带天平、刻度尺、坐标纸．3．实验过程(1)测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m.(2)安装：按照如图1所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引...

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