力学实验4　验证牛顿第二定律—2021届高中物理一轮复习讲义（机构）

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实验四　　验证牛顿第二定律

一、基本实验要求

1．实验原理（见实验原理图）

（1）保持质量不变，验证加速度跟合外力的关系．

（2）保持合外力不变，验证加速度与质量的关系．

（3）作出 a－F图象和 a－图象，确定其关系．

2．实验器材

小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、电磁打点计时器、低压交流电源、导线两

根、纸带、天平、刻度尺．

3．实验步骤

（1）测量：用天平测量小盘和砝码的质量 m′和小车的质量 m．

（2）安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上

（即不给小车牵引力）．

（3）平衡摩擦力：在长木板的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小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码．

② 保持小车的质量 m不变，改变砝码和小盘的质量 m′，重复步骤①．

③ 在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度 a．

④ 描点作图，作 a－F的图象．

⑤ 保持砝码和小盘的质量 m′不变，改变小车质量 m，重复步骤①和③，作 a－图象．

二、规律方法总结

1．注意事项

（1）平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，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．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸

带匀速运动．

（2）不重复平衡摩擦力．

（3）实验条件：m ≫ m ′ .

（4）一先一后一按：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，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．

2．误差分析

（1）因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力 m′g代替小车的拉力，而实际

上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．

（2）摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平

行都会引起误差．

3．数据处理

（1）利用 Δx＝aT2及逐差法求 a.

（2）以 a为纵坐标，F为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明 a

与F成正比．

（3）以 a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定 a与m成反比．

考点一　实验原理与实验操作

例1、在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图所示的实验装置．小车及车中砝码的质量用 M

表示，盘及盘中砝码的质量用 m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．

（1）利用该套实验装置可以做力学中的许多实验．以下说法正确的是（　　）

A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响

B．用此装置“研究匀变速直线运动”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量

C．用此装置“探究加速度 a与力 F的关系”时，必须设法消除小车和长木板间的摩擦阻力的影响

D．用此装置“探究加速度 a与力 F的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量

（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中

砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度 a与质量 M

的关系，应该作 a与_______的图象．

（3）如图（a）所示为甲同学根据测量数据作出的 a-F图线，说明实验存在的问题是____________

___________________________．

（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的 a-F 图线如图（b）所示，两个同学做实验

时的哪一个物理量取值不同？_______________________________．

例2、某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系．

（1）下列做法正确的是________．（填字母代号）

A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

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摘要：

实验四　　验证牛顿第二定律一、基本实验要求1．实验原理（见实验原理图）（1）保持质量不变，验证加速度跟合外力的关系．（2）保持合外力不变，验证加速度与质量的关系．（3）作出a－F图象和a－图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、电磁打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、刻度尺．3．实验步骤（1）测量：用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m．（2）安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上（即不给小车牵引力）．（3）平衡摩擦力：在长木板的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：...

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