1、牛 顿 运 动 定 律4 实验:验证牛顿运动定律第三章一、实验目的运用控制变量法探究物体的加速度与质量及所受到的合外力之间的关系；学会运用图象法处理两个物理量之间的关系.二、实验原理1.在气垫导轨上用滑块通过光电门来测量和验证.(1)通过气垫导轨上的前、后光电门读出滑块通过时间，使用游标卡尺测量滑块挡光片宽度，因而可测量滑块通过前、后光电门处的两个瞬时速度；再运用公式 求解滑块加速度.22212vvas(2)运用图象法验证两个物理量之间的关系时，可利用正比例函数知识.a.保持小车质量不变，若得到的小车加速度a与合外力F的关系图线是通过原点的直线，则说明加速度a与合外力F之间成正比；b.保持小车
2、所受合外力不变，若得到的小车加速度a与质量m的倒数值之间关系图线是通过原点的直线，则说明加速度a与质量m之间成反比.2.在长木板上利用外力拉小车，通过“纸带法”验证（见下述“问题”）.三、实验器材气垫导轨实验装置(含气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、电源及气源)、橡皮泥、钩码组、刻度尺、坐标纸等.四、实验步骤及注意事项1.保持滑块质量不变，获取验证滑块加速度与其所受到的合外力之间定量关系的实验数据；(1)让滑块在钩码拉力作用下做加速运动，记录悬挂钩码质量m及滑块通过两个光电门的时间t1、t2，并计算滑块经过两个光电门的速度及每次加速度，将这些数据记入表格；(2)保持滑块质量不变，改变悬挂钩码
3、的数量，即改变拉力大小，重复做几次，继续将记录的数据填入表格；钩 码 质量m/kg对 滑块 拉力F/N通 过 1 门的速度v1/(ms-1)通过2门的速度v2/(ms-1)光电门间距s/m加速度a/(ms-2)2.保持滑块所受合外力不变，获取探究滑块加速度与其质量之间定量关系的实验数据；(1)让滑块在钩码拉力作用下做加速运动，记录滑块质量m及滑块通过两个光电门的时间t1、t2，并计算滑块经过两个光电门的速度及每次加速度，将这些数据记入表格；(2)保持悬挂钩码质量不变，通过在滑块上添加或减少橡皮泥来改变滑块质量，重复做几次，继续将记录的数据填入表格；滑 块质量m/kg对 滑块 拉力F/N通过1门
4、的速度v1/(ms-1)通 过 2 门的速度v2/(ms-1)光电门间距s/m加速度a/(ms-2)3.以纵坐标表示滑块加速度，用横坐标分别表示滑块所受到的合外力、滑块质量的倒数，根据实验数据在坐标系中描点、连线；4.观察a-F图线、a-1/m图线，若这两个图线都是通过原点的直线，则说明在保持滑块质量不变的条件下滑块加速度与其所受到的合外力之间成正比、在保持滑块所受合外力不变的条件下滑块加速度与其质量的倒数值之间成正比.运用图象法探究两个物理量之间的关系 一同学在“保持物体所受合外力F一定，改变物体质量m，探究物体加速度与质量之间的关系”的实验中，记录了对应不同质量m时加速度a的数值如下表：M
5、/kg2.001.501.251.00a/(ms-2)2.042.663.233.98(1)若要根据表中数据探究在物体受合外力F一定情况下，加速度a与质量m之间的关系，你将根据图象a-m还是根据图象 得出结论？1am(2)利用如图3-4-2所示备用坐标纸作出图象可判定：当物体所受合外力F一定时，加速度a与质量m成什么关系？简要说明判断理由.图3-4-2 (1)若根据表中记录数据画出图象a-m，发现是一条曲线.猜测该曲线可能是双曲线，也可能是其他曲线，因而从该图象无法得出确切结论.我们可进一步猜测：物体加速度a与质量m可能成反比.猜测是否正确，我们通过图象 才可以直观、明确的得出结论.因此应根据
6、图象 得出结论.1am1am (2)将表格中数据m转换为 ，其值分别为0.50、0.67、0.80和1.00.在 中描点、连线，得出一条过原点的直线图线.如下图所示.由于 图象是通过原点的直线，所以加速度a与质量m成反比.1am1m1am “验证牛顿第二定律实验”为最新考纲中内容.在当今强调培养学生的实验能力的要求下，因有运用典型的图象法处理物理量之间关系的方法，所以该实验在实验与探究中地位显得很突出.点评某学生用改正后的图343所示的装置做实验时，保持小车的质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：图343F/N0.200.300.400.50a/(ms-2)0.100.210.290.40根据表中的数据在图344中作出a-F图线(1)把图线延长，看看图线是否通过原点？如果不通过原点，试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤？(2)这条图线在F轴上截距有何物理意义？图344根据表中数据描出的点和作出的图像(见图)，图像并没有通过原点由图像可以看出，当F=0.1N时a=0，说明小车受到的摩擦力为0.1N.操作过程中可能遗漏了平衡摩擦力这一步骤
