2014.01.19 17:04
牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)是高中生接觸到的第一個(gè)困難實(shí)驗(yàn)。 本文系統(tǒng)地為同學(xué)們做了詳細(xì)的講解。
(一)牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮韺?shí)驗(yàn)?zāi)康?span style="display:none">zYM物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
驗(yàn)證牛頓第二定律：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比； 當(dāng)力恒定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比。
實(shí)驗(yàn)原理：利用沙子和沙斗加速小車穿過細(xì)線的運(yùn)動(dòng)，利用控制變量方法研究以上兩組關(guān)系。
如圖4-6所示，通過適當(dāng)調(diào)整，忽略小車上的阻力。 當(dāng)M和m加速時(shí)，我們可以得到
當(dāng)M>>m時(shí)，可近似認(rèn)為小車受到的拉力T等于mg；
本實(shí)驗(yàn)第一部分，保持汽車質(zhì)量不變，改變m的大小，測(cè)量對(duì)應(yīng)的a，驗(yàn)證a與F的關(guān)系；
第二部分保持m不變，改變M的大小，測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)的加速度a，驗(yàn)證a與M之間的關(guān)系。
(二)實(shí)驗(yàn)設(shè)備
電磁打點(diǎn)定時(shí)器、紙帶和復(fù)印紙、低壓交流電源、兩根電線、手推車、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、薄木板、小水桶、繩子、沙子、天平、秤、砝碼。
(3)實(shí)驗(yàn)流程及設(shè)備調(diào)整
(1)用天平測(cè)量臺(tái)車、鏟斗、沙子的質(zhì)量M、m，并記錄數(shù)值；
(2)安裝如圖4-7所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)備；
(3)平衡摩擦力：在沒有滑輪的長(zhǎng)木板一端墊一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到其后面的紙帶連接好，沒有沙桶的小車剛好保持勻速移動(dòng)為止。在斜坡上；
(4)用繩子將砂桶綁在小車上，打開電源松開小車使小車移動(dòng)，用紙膠帶記錄小車的移動(dòng)情況，撕下紙膠帶，并在上面標(biāo)記數(shù)字紙膠帶；
(5) 保持小車質(zhì)量不變，改變砂桶內(nèi)砂量(確保M>>m)，重復(fù)步驟(4)。 每次記錄必須在相應(yīng)的紙帶上進(jìn)行標(biāo)記，記錄的數(shù)據(jù)將記錄在表中。 填寫表格;
(6)建立坐標(biāo)系，縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力。 在坐標(biāo)系上畫點(diǎn)，并繪制相應(yīng)的圖形，驗(yàn)證Ni與F的關(guān)系；
(7) 保持沙子和小桶的質(zhì)量不變，改變小車的質(zhì)量（增加或減少小車上的重量），重復(fù)上述步驟（5）和（6），驗(yàn)證a和a之間的關(guān)系中號(hào)；
（四）操作注意事項(xiàng)
(1)在牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中牛頓第二定律，必須通過在長(zhǎng)木板的一端適當(dāng)?shù)奈恢脡|上墊子來平衡摩擦力。 位置確定后，傾角不可更改；
（2）改變m、M大小時(shí)，每次開始放車時(shí)，應(yīng)盡量接近打點(diǎn)定時(shí)器，并先接通電源，再放車；
(3) 每次用紙帶確定a時(shí)，應(yīng)求解其平均加速度；
(5)數(shù)據(jù)處理及誤差分析
(1) 本實(shí)驗(yàn)原理中，T=
,
可見每次實(shí)驗(yàn)都必須要求M>>m。 只有這樣牛頓第二定律，拖拉機(jī)的牽引力才能約等于沙子和沙斗的重力；
(2)平衡摩擦力時(shí)，緩沖物體的位置必須合適。 長(zhǎng)木板形成的傾斜角度既不能太大也不能太小。 同時(shí)，每次改變M時(shí)，不應(yīng)再次平衡摩擦力；
(3)驗(yàn)證a與M的關(guān)系時(shí)，繪圖時(shí)橫軸應(yīng)表示為l/M，以便使形象更直觀；
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