高三物理验证牛顿第二定律.ppt

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1、验验 证证 牛牛 顿顿 第第 二二 定定 律律实验原理实验原理实验步骤实验步骤注意事项注意事项065.08年南京一中第三次模拟年南京一中第三次模拟10(2)027.盐城市盐城市07/08学年度第一次调研考试学年度第一次调研考试10049.西安市重点中学西安市重点中学2008届届4月份理综试题月份理综试题14037.2008届南通市第一次调研考试届南通市第一次调研考试10038.08年广东佛山市教学质量检测（一）年广东佛山市教学质量检测（一）16验验证证牛牛顿顿第第二二定定律律实验原理实验原理:实验目的实验目的:验证牛顿第二定律。验证牛顿第二定律。1如如图图所所示示装装置置，保保持持小小车车质质

2、量量M不不变变，改改变变小小桶桶内内砂砂的的质质量量m，从从而而改改变变细细线线对对小小车车的的牵牵引引力力F(当当mM时时，F=mg近近似似成成立立)，测测出出小小车车的的对对应应加加速速度度a,由由多多组组a、F数数据据作作出出加加速速度度和和力力的的关关系系a-F图图线线，验证加速度是否与外力成正比。验证加速度是否与外力成正比。mM打点计时器打点计时器纸带纸带2保持小桶和砂的质量不变，保持小桶和砂的质量不变，在小车上加减砝码在小车上加减砝码,改变小车改变小车的质量的质量M，测出小车的对应加速度测出小车的对应加速度a,由多组由多组a、M数据数据作出加速度和质量倒数的关系作出加速度和质量倒数

3、的关系a-M-1图线图线,验证加速度验证加速度是否与质量成反比。是否与质量成反比。实实验验器器材材:小小车车，砝砝码码，小小桶桶，砂砂,细细线线，附附有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板,垫垫块块，打打点点计计时时器器，低低压压交交流流电电源源,导导线线两两根根,纸带纸带,托盘天平及砝码，米尺。托盘天平及砝码，米尺。实验步骤实验步骤:1用用调调整整好好的的天天平平测测出出小小车车和和小小桶桶的的质质量量M和和m，把数据记录下来。把数据记录下来。2按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。的细线系在小车上，即不给小车

4、加牵引力。3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。否均匀来判断）。4在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量码和砂的质量M和和m记录下来。把细线系在小车上并记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶绕过滑轮悬挂小桶,接通电源接通电源,放开小车放开小车,打点计时器打点计时器在纸带上打下

5、一系列点在纸带上打下一系列点,取下纸带取下纸带,在纸带上写上编号在纸带上写上编号.5保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤量），按步骤4再做再做5次实验。次实验。6算出每条纸带对应的加速度的值。算出每条纸带对应的加速度的值。7用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力横坐标表示作用力F，即即砂和桶的总重力砂和桶的总重力(m+m)g，根据实验结果在坐标平面根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受线，就证

6、明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。作用力成正比。8保保持持砂砂和和小小桶桶的的质质量量不不变变，在在小小车车上上加加放放砝砝码码，重重复复上上面面的的实实验验，并并做做好好记记录录，求求出出相相应应的的加加速速度度,用用纵纵坐坐标标表表示示加加速速度度a，横横坐坐标标表表示示小小车车和和车车内内砝砝码码总总质质量量的的倒倒数数,在在坐坐标标平平面面上上根根据据实实验验结结果果描描出出相相应应的的点点并并作作图图线线，若若图图线线为为一一条条过过原原点点的的直直线线,就就证证明明了了研研究究对对象象所所受受作作用用力力不不变变时时其其加加速速度度与与它它的的质量成反比。质量成反

7、比。注意事项注意事项:1砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10，为什么？，为什么？2在在平平衡衡摩摩擦擦力力时时，不不要要悬悬挂挂小小桶桶，但但小小车车应应连连着着纸纸带带且且接接通通电电源源。用用手手给给小小车车一一个个初初速速度度，如如果果在在纸纸带带上上打打出出的的点点的的间间隔隔是是均均匀匀的的，表表明明小小车车受受到到的的阻阻力力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。3作作图图时时应应该该使使所所作作的的直直线线通通过过尽尽可可能能多多的的点点,不不在在直直线线上上的的点点也也要要尽尽可可能能对对称称

8、地地分分布布在在直直线线的的两两侧侧，但但如遇个别特别偏离的点可舍去。如遇个别特别偏离的点可舍去。065.08年南京一中第三次模拟年南京一中第三次模拟10(2)10.（2）(4分分)某某同同学学在在“研研究究小小车车的的加加速速度度与与外外力力关关系系”的的探探究究实实验验中中，使使用用了了光光电电门门。他他将将光光电电门门固固定定在在轨轨道道上上的的某某点点B，用用不不同同重重力力的的物物体体拉拉小小车车，但但每每次次小小车车从从同同一一位位置置A由由静静止止释释放放,测测出出对对应应不不同同外外力力时时小小车车上上遮遮光光板板通通过过光光电电门门的的时时间间t，然然后后经经过过数数据据分分

9、析析,得得出出F反反比比于于t2。则则他他就就得得出出物物体体的的加加速速度度正正比比于于外外力力的的结结论论。请请简简要要说说明明该该同同学学这这样样做做的的理理由由。重物重物小车小车光电门光电门BA遮光板遮光板解答：解答：若若F反比于反比于t-2，则加速度，则加速度a正比于外力正比于外力F。027.盐城市盐城市07/08学年度第一次调研考试学年度第一次调研考试1010在在“探究加速度与力、质量关系探究加速度与力、质量关系”的实验中：的实验中：（1）某小组的几位同学在讨论制定实验方案时分）某小组的几位同学在讨论制定实验方案时分别提出以下几点意见，你认为不正确的是别提出以下几点意见，你认为不正

10、确的是()A实验中一定要测出加速度的具体数值实验中一定要测出加速度的具体数值B实验中也可不测加速度的具体数值，只要测出不实验中也可不测加速度的具体数值，只要测出不同情况下加速度的比值就行了同情况下加速度的比值就行了C若要验证若要验证“加速度与力的平方成正比加速度与力的平方成正比”这一猜想，这一猜想，在作图线时最好以在作图线时最好以F2为横坐标为横坐标D不管是在探究加速度与力的关系时还是在探究加不管是在探究加速度与力的关系时还是在探究加速度与质量关系时，所要测量的物理量都是速度与质量关系时，所要测量的物理量都是3个个AD（2）实验装置如图所示，实验中使小车做匀加速）实验装置如图所示，实验中使小车

11、做匀加速运动的力与小盘和砝码重力相等的条件是运动的力与小盘和砝码重力相等的条件是:.（3）在探究加速度与力的关系时，要保持）在探究加速度与力的关系时，要保持不变。不变。小盘与砝码的质量远小于小车的质量小盘与砝码的质量远小于小车的质量(或加速度很小或加速度很小)小车的质量小车的质量（只填（只填“质量质量”不给分）不给分）049.西安市重点中学西安市重点中学2008届届4月份理综试题月份理综试题1414、（10分分）某某同同学学设设计计了了一一个个探探究究加加速速度度a与与物物体体所所受受合合力力F及及质质量量m关关系系的的实实验验，图图（a）为为实实验验装置简图。（交流电的频率为装置简图。（交流

12、电的频率为50Hz）（1）图图(b)为为某某次次实实验验得得到到的的纸纸带带,根根据据纸纸带带可可求求出出小小车车的的加加速速度度大大小小为为m/s2。(保保留留二二位位有有效效数数字字)电火花计时器电火花计时器小车小车纸带纸带重物重物电源插头电源插头图（图（a）单位：（单位：（cm）6.196.707.217.72v图（图（b）3.2实验次数实验次数12345678小车加速度小车加速度a/ms-21.901.721.491.251.000.750.500.30小车质量小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.4

13、11.000.60（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别分别得到小车加速度得到小车加速度a与质量与质量m及对及对应的应的,数据如下表数据如下表:请在方格坐请在方格坐标纸中画出标纸中画出图线图线,并从并从图线求出小车加速度图线求出小车加速度a与质量与质量倒数倒数之间的关系式是之间的关系式是。1.0 2.0 3.0 4.00.501.001.502.000a/ms-1（2）图线如图所示，）图线如图所示，（3）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该）保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度同学根据实验数据作出了加速度a随合力随合

14、力F的变化图线的变化图线如图（如图（c）所示。所示。该图线不通过原点，其主要原因是该图线不通过原点，其主要原因是。0图图caF实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分题目题目037.2008届南通市第一次调研考试届南通市第一次调研考试1010(10分分)在在“探究加速度与物体质量、物体受力的探究加速度与物体质量、物体受力的关系关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置。活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连线，细线跨过

15、滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。始运动，然后同时停止。（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量码的总质量小车小车的质量（选填的质量（选填“远大于远大于”、“远远小于小于”、“等于等于”）。）。小车小车小车小车细线细线滑轮滑轮砝码盘砝码盘和砝码和砝码图甲图甲控控制制装装置置细线与轨道平行（或水平）细线与轨道平行（或水平）远小于远小于（3）实验中获

16、得数据如下表所示：）实验中获得数据如下表所示：实验次数实验次数小车小车拉力拉力F/N位移位移s/cm10.10.246.5120.229.040.343.6330.341.160.444.8040.436.430.545.56小车小车、的质量的质量m均为均为200g（2）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速）本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为度的大小，能这样比较，是因为。两小车从静止开始两小车从静止开始作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等作匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等见下页见下页在第在第1次实验中小车次实验中小车从图乙中的从图乙中的A点运动到

17、点运动到B点，点，请将测量结果填到表中空格处（请将测量结果填到表中空格处（）。）。通过分析，可知表中第通过分析，可知表中第次实验数据存在明显次实验数据存在明显错误，应舍弃。错误，应舍弃。图乙图乙cm24232201AB23.360.023题目题目038.08年广东佛山市教学质量检测（一）年广东佛山市教学质量检测（一）1616（16分分）实实验验室室给给同同学学们们提提供供了了如如下下实实验验器器材材：滑滑轮轮小小车车、小小木木块块、长长木木板板、秒秒表表、砝砝码码、弹弹簧簧秤秤、直尺，要求同学们用它们来粗略验证牛顿第二定律。直尺，要求同学们用它们来粗略验证牛顿第二定律。（1）(4分分)实实验验

18、中中因因涉涉及及的的物物理理量量较较多多,须须采采用用控控制制变变量量的的方方法法来来完完成成该该实实验验，即即：先先保保持持不不变变,验验证证物物体体越越小小加加速速度度越越大大;再再保保持持不不变变,验验证证物体物体越大越大,加速度越大。加速度越大。（2）(2分分)某某同同学学的的做做法法是是：将将长长木木板板的的一一端端放放在在小小木木块块上上构构成成一一斜斜面面，用用小小木木块块改改变变斜斜面面的的倾倾角角，保保持持滑轮小车的质量不变，让小车沿不同滑轮小车的质量不变，让小车沿不同倾角的斜面由顶端无初速释放，倾角的斜面由顶端无初速释放，用秒表记录小车滑到斜面底端用秒表记录小车滑到斜面底端

19、的时间。试回答下列问题：的时间。试回答下列问题：合外力合外力质量质量质量质量所受合外力所受合外力改变斜面倾角的目的是：改变斜面倾角的目的是：;用用秒秒表表记记录录小小车车下下滑滑相相同同距距离离（从从斜斜面面顶顶端端到到底底端端）所所花花的的的的时时间间，而而不不是是记记录录下下滑滑相相同同时时间间所所对对应应的下滑距离，这样做的好处是：的下滑距离，这样做的好处是：.（3）(10分分)如如果果要要较较准准确确地地验验证证牛牛顿顿第第二二定定律律，则则需需利利用用打打点点计计时时器器来来记记录录滑滑轮轮小小车车的的运运动动情情况况。某某同同学学得得到到一一条条用用打打点点计计时时器器打打下下的的

20、纸纸带带，并并在在其其上上取取了了O、A、B、C、D、E、F共共个个记记数数点点（图图中中每每相相邻邻两两个个记记数数点点间间还还有有4个个打打点点计计时时器器打打下下的的点点未未画画出出），打打点点计计时时器器接接的的是是50Hz的的低低压压交交流流电电源源。他他将将一一把把毫毫米刻度尺放在纸上米刻度尺放在纸上,其零刻度和记数点其零刻度和记数点O对齐对齐.改变小车所受的合外力改变小车所受的合外力记录更准确记录更准确（或：更容易记录，记录误差会更小，时间更容易（或：更容易记录，记录误差会更小，时间更容易记录，位置很难记录等）记录，位置很难记录等）（2分）由以上数据可计算出打点计时器在打分）由以

21、上数据可计算出打点计时器在打A、B、C、D、E各点时物体的瞬时速度，其中打各点时物体的瞬时速度，其中打E点时的速点时的速度度vE是是m/s（取三位有效数字）取三位有效数字）（4分）下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的分）下表是某同学从刻度尺上直接读取数据的记录表，其中最后两栏他未完成，请你帮他完成。记录表，其中最后两栏他未完成，请你帮他完成。线段线段OA数据数据(cm)012345678910cmABCDEFOOE7.00OF9.40解：解：0.2320.02题目题目（4分）如某同学已求得分）如某同学已求得A、B、C、D四点的瞬时速四点的瞬时速度分别为度分别为0.076m/s、0.119m/s

22、0.162m/s、0.204m/s。试根据以上数据和你求得的试根据以上数据和你求得的E点速度在下面所给的坐标点速度在下面所给的坐标中，作出中，作出vt图象。要求标明坐标及其单位，坐标的标图象。要求标明坐标及其单位，坐标的标度值（即以多少小格为一个单位）大小要取得合适，度值（即以多少小格为一个单位）大小要取得合适，使作图和读数方便使作图和读数方便,并尽量充分利用坐标纸。从图象中并尽量充分利用坐标纸。从图象中求得物体的加速度求得物体的加速度am/s2(取两位有效取两位有效数字数字).0.20.10.3 0.4 0.50.050.100.150.200.2500.420.04题目题目第第2页页评评

23、分分标标准准：（3）（4分分）若若按按表表二二填填写写且且读读数数正正确确的的得得3分分,即即读读数数不不从从O点点计计起起扣扣1分分。读读数数误误差差在在0.03cm内不扣分内不扣分.不按有效数字的规则读数不按有效数字的规则读数,为错。为错。表二表二线段线段OADEEF数据数据(cm)2.252.40所画图象符合题的要求者得所画图象符合题的要求者得2分。分。图像坐标标度的取值过小（大）者扣图像坐标标度的取值过小（大）者扣1分；分；坐标描点有错误，使得整个图像偏差过大，无法正确求出坐标描点有错误，使得整个图像偏差过大，无法正确求出a的的计计0分；分；个别点描错，但对整个图像影响不大的扣个别点描错，但对整个图像影响不大的扣1分。分。点点评评：本本题题考考查查对对刻刻度度尺尺的的规规范范读读数数以以及及包包括括图图像像法法在在内内的的多多种种数数据据处处理理方方法法的的掌掌握握情情况况；考考查查学学生生的的实实验验设设计计以以及及对对已已有有的的实实验验设设计计的的理理解解能能力力与与水水平以及实验探究能力平以及实验探究能力题目题目第第2页页第第3页页