2017年高考物理专题精讲：3.4验证牛顿运动定律（实验）

3.4验证牛顿运动定律（实验） 一、实验目的 1.学会用控制变量法研究物理规律。 2.探究加速度与力、质量的关系。 3.掌握灵活运用图象处理问题的方法。 二、实验原理 　探究加速度a与力F及质量M的关系时,应用的基本方法是控制变量法,即先控制一个参量——小车的质量M不变,探究加速度a与力F的关系;再控制小盘和砝码的质量不变,即力F不变,探究加速度a与小车质量M的关系。 三、实验器材 　打点计时器,纸带及复写纸,小车,一端附有定滑轮的长木板,小盘和砝码,细绳,低压交流电源,导线,天平,刻度尺。 四、实验步骤 1.仪器安装 (1)用天平测量小盘的质量m和小车的质量M。 (2)把一端附有定滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端,连接好电路。 2.实验过程 (1)平衡摩擦力:小车的尾部挂上纸带,纸带穿过打点计时器的限位孔,将木板无滑轮的一端稍微垫高一些,使小车在不挂小盘和砝码的情况下,能沿木板做匀速直线运动。 (2)小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上,先通电源后放开小车, 取下纸带编号码。保持小车的质量不变,改变砝码和小盘的总质量,重复多次,得到多条纸带。 (3)保持砝码和小盘的总质量不变,改变小车的质量,重复多次,得到多条纸带。 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,如果这些点在一条过原点的直线上,就能判定a与M成反比。 五、注意事项与误差分析 1.注意事项 (1)平衡摩擦力:平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的 总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力。 (2)实验条件:每条纸带都必须在满足小车的质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出,只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。 2.误差分析 (1)偶然误差:质量的测量误差,纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差,细绳或纸带不与木板平行等造成误差。 (2)系统误差:以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg=(M+m)a,以小车为研究对象得F=Ma,解 (3)实验改进:使用力传感器可以直接测量小车受到的合外力,从而避免系统误差产生。 一　实验原理与步骤  典例1　某同学利用图(a)所示实