实验四：验证牛顿运动定律 (2)VIP免费

实验四：验证牛顿运动定律1．实验目的：学会用控制变量法来研究物理规律；探究加速度与力、质量的关系，进而验证牛顿第二定律．2．实验原理：利用沙及沙桶通过细线牵引小车做加速运动，采用控制变量法研究物体的加速度与合外力、物体的质量关系．如图S4－1所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，使小车M和小桶m都做加速运动．mgM＋mMg③m④对小桶：mg－T＝ma①对小车：T＝Ma②联立①②知a＝mM＋mT＝==MmgM＋mmg1＋M由④可知：当M≫m时，可近似认为小车所受的拉力T＝mg，即小车所受的合外力F合＝mg.图S4－1本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测出相应的加速度a，验证a与F的关系；第二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系．3．实验器材打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有滑轮的长木板、小桶、细绳、沙、低压交流电源、天平、刻度尺、砝码．4．实验步骤及器材调整(1)用天平分别测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来．(2)按图S4－2所示把实验器材安装好．图S4－2(3)平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂小桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止.(4)将小桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码．(5)保持小车的质量不变，改变小桶中的沙量，重复步骤(4)，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．(6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系.(7)保持沙及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤(5)、(6)，验证a与M的关系．5．注意事项(1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角；平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电源．(2)改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车.(3)作图象时，要使尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧，个别误差较大的点应舍去．6．数据处理及误差分析M≫m，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于沙及小桶的重力．(2)在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变M时，不再重复平衡摩擦力．样才能使图象更直观.(1)该实验原理中T＝mg·11＋mM，可见在每次实验中均要求(3)在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用1M表示，这【跟踪训练】1．(双选，东莞五校2011届高三联考)某同学设计了一个探究小车加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图S4－3为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的两项是()图S4－3A．要平衡摩擦力B．实验时不需要平衡摩擦力C．钩码的重力要远小于小车的总重力D．实验进行时应先释放小车再接通电源答案：AC2．如图S4－4甲所示，物体放在不光滑水平面上，先施加一水平向右的恒力F，则物体所受的合外力为F吗？若物体(具有一定的初速度)放在倾角为θ的斜面上，恰能匀速下滑，则物体所受的合外力为多少？若此时再加一个沿斜面向下的拉力F，如图S4－4乙所示，此时物体受到的合力为F吗？图S4－4答案：在图甲中，物体由于还要受到摩擦力作用，合力不是F；而在图乙中因为物体已经可以匀速下滑，由牛顿第一定律可知，物体所受合力为零，因此，再加一个力F就是物体受到的合力大小．3．用如图S4－5甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力．图S4－5(1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图S4－5乙，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何进行？答：______________________________________________.(2)如果这位同学先如(1)中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M(小车质量)保持不变情况下的a－...