三轮冲刺导学案---验证牛顿运动定律 <br />一、实验目的 <br />‎1．学会用控制变量法研究物理规律。‎ <br />‎2．学会灵活运用图象法处理物理问题的方法。‎ <br />‎3．探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律。‎ <br />二、实验原理 <br />‎1．保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系。‎ <br />‎2．保持合外力不变，确定加速度与质量的关系。‎ <br />‎3．作出a－F图象和a－图象，确定其关系。‎ <br />三、实验器材 <br />小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺。‎ <br />四、实验步骤 <br />‎1．用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m′，把数据记录在表格中。‎ <br />‎2．把实验器材安装好，平衡摩擦力。‎ <br />‎3．在小盘里放入适量的砝码，把砝码和小盘的质量m′记录在表格中。‎ <br />‎4．保持小车的质量不变，改变砝码的质量，按上面步骤再做5次实验。‎ <br />‎5．算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格中。‎ <br />‎6．用纵坐标表示加速度a <br /> <br />‎，横坐标表示合外力，即砝码和小盘的总重力m′g，根据实验数据在坐标平面上描出相应的点，作图线。‎ <br />‎7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车质量的倒数，在坐标系中根据实验数据描出相应的点并作图线。‎ <br />五、数据处理 <br />‎1．利用Δx=aT2及逐差法求a。‎ <br />‎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。‎ <br />‎3．以a为纵坐标，为横坐标，描点、连线，如果该线过原点，就能判定a与m成反比。‎ <br />六、误差分析 <br />‎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。‎ <br />‎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。‎ <br />七、注意事项 <br />‎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，让小车拉着打点的纸带匀速运动。‎ <br />‎2．不重复平衡摩擦力。‎ <br />‎3．实验条件：m≫m′。‎ <br /> <br /> <br />‎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，再释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。‎ <br />典例精析 <br />‎1、某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：‎ <br />‎（1）该同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材：‎ <br />A．交流电源、导线 <br />B．天平（含配套砝码）‎ <br />C．秒表 <br />D．刻度尺 <br />E．细线、砂和小砂桶 <br />其中不必要的器材是 （填代号）。‎ <br />‎（2）打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图甲所示，已知打点计时器打点的时间间隔T=0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1=5.99 cm、x2=13.59 cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB=m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a= m/s2。（结果保留三位有效数字）‎ <br />‎（3）在验证&ldquo;质量一定，加速度a与合外力F的关系&rdquo;时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a-F图象，其中图线不过原点的原因是 ‎ <br /> <br />‎，图线在末端弯曲的原因是 。‎ <br />‎【答案】（1）C （2）0.680 1.61 （3）平衡摩擦力过度 砂和小砂桶的总质量m不远小于小车和砝码的总质量M <br />‎【解析】（1）由于打点计时器就是一个计时装置，所以不需要秒表；‎ <br />‎（2）由图中知T=0.1 s，匀变速直线运动的平均速度等于时间中点的瞬时速度，=0.680 m/s，由知，，解得，由题中x1=5.99 cm、x2=13.59 cm，代入上式解得a=1.61 m/s2。‎ <br />‎（3）由题图乙知，当F=0时，a≠0，说明重力的分力产生了加速度，原因是平衡摩擦力过度，所以图线不过原点的原因是平衡摩擦力过度；以小车、砂和小砂桶整体为研究对象得：，以小车为研究对象得，联立解得，当时，在图线中，F越...