1、重點專題復習驗證牛頓第二定律【重點知識提示】 1實驗目的、原理 實驗目的驗證牛頓第二定律，即物體的質量一定時，加速度與作用力成正比；作用力一定時，加速度與質量成反比實驗原理：利用砂及砂桶通過細線牽引小車做加速運動的方法，采用控制變量法研究上述兩組關系如圖46所示，通過適當的調節，使小車所受的阻力忽略，當M和優做加速運動時，可以得到 當M>>m時，可近似認為小車所受的拉力T等于mg 本實驗第一部分保持小車的質量不變，改變m的大小，測出相應的a，驗證a與F的關系；第二部分保持m不變，改變M的大小，測出小車運動的加速度a，驗證a與M的關系 2實驗器材 打點計時器，紙帶及復寫紙，小車，一端

2、附有滑輪的長木板，小桶，細繩，砂，低壓交流電源，兩根導線，天平，刻度尺，砝碼 3實驗步驟及器材調整 (1)用天平測出小車和小桶的質量M和 m，把數值記錄下來 (2)按圖47所示把實驗器材安裝好 (3)平衡摩擦力：在長木板的不帶滑輪的 一端下面墊上一塊薄木板，反復移動其位置， 直至不掛砂桶的小車剛好在斜面上保持勻速 運動為止 (4)將砂桶通過細繩系在小車上，接通電源放開小車，使小車運動，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶，并在紙帶上標上號碼 (5)保持小車的質量不變，改變砂桶中的砂量重復步驟(4)，每次記錄必須在相應的紙帶上做上標記，列表格將記錄的數據填寫在表內 (6)建立坐標系，用縱坐標表示加

3、速度，橫坐標表示力，在坐標系上描點，畫出相應的圖線以驗證倪與F的關系 (7)保持砂及小桶的質量不變，改變小車的質量(在小車上增減砝碼)，重復上述步驟(5)、(6)驗證a與M的關系 4注意事項 (1)在本實驗中，必須平衡摩擦力，方法是將長木板的一端墊起，而墊起的位置要恰當在位置確定以后，不能再更換傾角 (2)改變m和M的大小時，每次小車開始釋放時應盡量靠近打點計時器，而且先通電再放小車 (3)每次利用紙帶確定a時，應求解其平均加速度 5數據處理及誤差分析 (1)該實驗原理中T=，可見要在每次實驗中均要求M>>m，只有這樣，才能使牽引小車的牽引力近似等于砂及砂桶的重力 (2)在平衡摩擦

4、力時，墊起的物體的位置要適當，長木板形成的傾角既不能太大也不能太小，同時每次改變M時，不再重復平衡摩擦力 (3)在驗證a與M的關系時，作圖時應將橫軸用lM表示，這樣才能使圖象更直觀 【典型范例導析】 【例1】 在驗證牛頓第二定律的實驗中，在研究作用力一定時加速度與質量成反比的結論時，下列說法中錯誤的是 ( ) A平衡摩擦力時，應將裝砂的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上 B每次改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力 C實驗時，先放開小車，再接通打點計時器電源 D小車運動的加速度，可從天平測出裝砂小桶和砂的質量m及小車質量M，直接用公式a=求出(m<<M) 解析 本題答案為A、C、DA中平

5、衡摩擦力實際上就是使小車所受重力的下滑分力與小車所受阻力相平衡，即mgsin=mgcos，可見，平衡摩擦力時，不應將小桶系在小車上；實驗時，先通電，待振針振動穩定后再放小車，使打點清晰，便于測量；小車加速度為實驗測量的量，通過分析紙帶得到 點評 本題主要是考察該實驗的操作及數據處理，只要對這些有一定了解，應該說是不難選擇的 【例2】 在驗證牛頓第二定律的實驗中備有下列器材： A打點計時器；B天平(帶砝碼)；C秒表；D低壓直流電源；E紙帶和復寫紙；F導線細線；G小車；H砂和小桶；I帶滑輪的長木板 其中多余的器材是_(填代號)、缺少的器材是_。 解析 C、D；缺少的器材有低壓交流電源，刻度尺、砝碼

6、 點評 本題要求熟悉該實驗的所需器材 【例3】 如圖4-8(a)為驗證牛頓第二定律的實驗中用打點計時器打出的一條較理想的紙帶紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數點，相鄰計數點間的時間是01 s，距離如圖，單位是cm，小車的加速度是_m/s2，在驗證質量一定時加速度以和合外力F的關系時，某學生根據實驗數據作出了如圖48(b)所示的a-F、圖象，其原因是_ 解析 本題的答案為160 m/s2，平衡摩擦力過剩，a的計算利用逐差法 點評 倪的計算用公式s=at2，通過計算平均值確定a的大小，平均值的求解用逐差法計算較為精確，a-F圖象的形狀為不過原點的直線表明平衡摩擦力的操作存在問題【能力

7、跟蹤訓練】 1在驗證牛頓第二定律的實驗中，當小車質量m不變時，a-F圖象如圖49所示，則小車質量m=_. 2a、b、c、d四位同學做驗證牛頓第二定律的實驗，設小車質量和車上砝碼質量之和為M，砂及砂桶的總質量為M，分別得出如圖410中a、b、c、d一四個圖線，其中圖a、b、c是a-F圖線，圖d是a一1/M圖線，則以下說法中正確的是 ( ) Aa和b較好地把握了實驗條件M>>m Bc和d則沒有把握好實驗條件M>>m Ca同學長木板的傾角太小，而b同學長木板角度太大 Da、b、c三同學中，c同學較好地完成了平衡摩擦力的操作 3用斜面、小車、砂桶、砝碼等器材做驗證牛頓第二定律的

8、實驗，如圖411為實驗中打出的一條紙帶，相鄰記數點的時間間隔為T，且間距s1、s2、s6已量出： (1)請寫出三個不同的計算加速度的表達式； (2)如圖412是某同學根據測量的數據畫出的a一F圖線，表明實驗的問題是 4某同學在做“當外力一定時，加速度和質量的關系”的實驗時，得到如圖413表格中的實驗數據： (1)請用圖象來處理這些數據； (2)根據作出的圖象，可以得到小車受到的外力F=_N 5驗證牛頓第二定律的實驗對象是_ (1)如圖414為小車質量不變實驗所得a一F圖象，從圖象上可以看到直線不過原點，其原因是_，由圖可知，小車質量為_ (2)研究作用力一定，加速度與質量間關系時，不作a一m圖

9、線，而用a一1/m圖線，其原因是_ 6在驗證牛頓第二定律實驗中，下面的說法中正確的是 ( ) A平衡摩擦力時，小桶應用細線通過法滑輪系在小車上，但小桶內不能裝砂 B實驗中應始終保持小車和砝碼的質量遠大于砂和小桶的質量 C實驗中如用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內砝碼的總質量，描出相應的點在一條直線上，即可證明加速度與質量成反比 D平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受到阻力 7關于驗證牛頓第二定律的實驗，下列說法中符合實際的是_。A通過同時改變小車的質量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質量三者之間的關系B通過保持小車質量不變，只改變小車的拉力的研究，

10、就可以歸納出加速度、力、質量三者之間的關系C通過保持小車受力不變，只改變小車質量的研究，就可以得出加速度、力、質量三者之間的關系D先不改變小車質量，研究加速度與力的關系；再不改變力，研究加速度與質量的關系，最后歸納出速度、力、質量三者之間的關系8本實驗中，以下說法正確的是_。A平衡摩擦力時，小桶應用細線通過定滑輪系在小車上，但小桶內不能裝砂B實驗中應始終保持小車和砝碼的質量遠遠大于砂和小桶的質量C實驗中如果用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內砝碼的總質量，描出相應的點在一條直線上時，即可證明加速度與質量成反比D平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受到阻力9在做“驗

11、證第二運動定律的實驗”時，首先要細心地調整裝置，以使小車做勻速運動，然后才進行實驗，這樣做的目的何在：A平衡摩擦力 B。方便實驗 C.減小摩擦力 D.增大阻力4小車所受的拉力等于砂和桶的總重力相比A.小于重力，因為砂桶處于失重狀態 ； B.大于重力，因為砂桶處于超重狀態。C.等于重力因為砂桶處于平衡狀態。 D.都有可能。10在做驗證牛頓第二運動定律的實驗時，某學生將實驗裝置如圖1-9安裝，準備接通電源后開始做實驗，但他的裝置圖中有兩個明顯的錯誤：（1）_；（2）_11做“驗證牛頓第二定律”實驗時，按實驗要求裝置好器材后，應按一定的步驟進行實驗，下列給出供選擇的操作步驟。A保持小桶和砂的質量不變

12、，在小車里加砝碼，測出加速度，重復幾次B保持小車質量不變，改變小桶里砂子的質量，測出加速度，重復幾次C用天平測出小車和砂子的質量D在長木板沒有定滑輪的一端墊上厚度合適的墊木，平衡摩擦力F用秒表測出小車運動的時間G將裝有砂子的小桶用細線通過定滑輪系到小車上，接通電源，釋放小車，在紙帶上打出一系列的點以上步驟中，不必要的步驟是_，正確步驟的合理順序是_（填寫代表字母）。12用打點計時器記錄紙帶運動的時間，計時器所用的電源的頻率為50Hz。圖1-10為做勻變速直線運動的小車帶動的紙帶上記錄的一些點，在每相鄰的兩個點中間都有四個點未畫出，按時間順序取0、1、2、3、4、5六個點，用米尺量出1、2、3、4、5點到0點的距離分別是（單位：cm）：8.78，16.08，21.87，26.16，28.94。由此測出小車加速度的大小為_ms2，方向_。13. 在圖47的驗證牛頓第二定律實驗中，如果砂和砂桶的質量比較大，你如何驗證牛頓第二定律？我的的思路是：_.重點專題復習驗證牛頓第二定律答案 1O71kg(小車質量研由a-F圖線的倒數確定) 2A、B、C、D(圖線為直線，表明M研；a-F圖線與F交