高考物理實(shí)驗(yàn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律

2017-04-28 11:45:17 來(lái)源：精品學(xué)習(xí)網(wǎng)

　牛頓運(yùn)動(dòng)定律是牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律即慣性定律、牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律和牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律三大經(jīng)典力學(xué)基本定律的總稱。以下是關(guān)于驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)，敬請(qǐng)參考!

　　驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律

　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

　　1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律;

　　2.驗(yàn)證牛頓第二定律;

　　3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法.

　　二、實(shí)驗(yàn)原理

　　1.驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn)依據(jù)是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，即F=Ma，當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生變化時(shí)，設(shè)法控制某些參量使之不變，而研究另外兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系的方法叫控制變量法.本實(shí)驗(yàn)中有力F、質(zhì)量M和加速度a三個(gè)變量，研究加速度a與F及M的關(guān)系時(shí)，先控制質(zhì)量M不變，討論加速度a與力F的關(guān)系;然后再控制力F不變，討論加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系.

　　2.實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量和測(cè)量方法是：小車(chē)及砝碼的總質(zhì)量M;用天平測(cè)出.

　　小車(chē)受到的拉力F認(rèn)為等于托盤(pán)和砝碼的總重力mg.

　　小車(chē)的加速度a利用紙帶根據(jù)Δs=aT2計(jì)算.

　　三、實(shí)驗(yàn)器材

　　打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、砝碼.

　　四、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理

　　1.用天平測(cè)出小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M，小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m，把數(shù)值記錄下來(lái).

　　2.按如圖3-4-1所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在車(chē)上，即不給小車(chē)加牽引力.

　　3.平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).這時(shí)，小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車(chē)所受的重力在斜面方向上的分力平衡.

　　4.把細(xì)繩系在小車(chē)上并繞過(guò)滑輪懸掛小盤(pán)，先接通電源再放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，打完點(diǎn)后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼.

　　5.保持小車(chē)和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤(pán)里放入適量的砝碼，把小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來(lái)，重復(fù)步驟4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼，記錄下小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m″，再重復(fù)步驟4.

　　6.重復(fù)步驟5兩次，得到三條紙帶.

　　7.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值.

　　8.用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，作用力的大小F等于小盤(pán)和砝碼的總重力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，便證明了加速度與作用力成正比.

　　9.保持小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量不變，在小車(chē)上加砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn).如果這些點(diǎn)是在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比.

　　五、注意事項(xiàng)

　　1.一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調(diào)出一個(gè)合適的斜面，使小車(chē)的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車(chē)受的摩擦阻力.在平衡摩擦力時(shí)，不要把懸掛小盤(pán)的細(xì)線系在小車(chē)上，即不要給小車(chē)加任何牽引力，并要讓小車(chē)拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng).

　　2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù)，即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力.

　　3.每條紙帶必須在滿足小車(chē)與車(chē)上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出.只有如此，小盤(pán)和砝碼的總重力才可視為小車(chē)受到的拉力.

　　驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律

　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

　　1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律;

　　2.驗(yàn)證牛頓第二定律;

　　3.掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法.

　　二、實(shí)驗(yàn)原理

　　2.實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量和測(cè)量方法是：小車(chē)及砝碼的總質(zhì)量M;用天平測(cè)出.

　　小車(chē)受到的拉力F認(rèn)為等于托盤(pán)和砝碼的總重力mg.

　　小車(chē)的加速度a利用紙帶根據(jù)Δs=aT2計(jì)算.

　　三、實(shí)驗(yàn)器材

　　四、實(shí)驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)處理

　　1.用天平測(cè)出小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M，小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m，把數(shù)值記錄下來(lái).

　　2.按如圖3-4-1所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小盤(pán)的細(xì)繩系在車(chē)上，即不給小車(chē)加牽引力.

　　6.重復(fù)步驟5兩次，得到三條紙帶.

　　7.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值.

　　五、注意事項(xiàng)

　　4.改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車(chē)，且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)滑輪前按住小車(chē).

　　5.作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè).

　　6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng)，各量須采用國(guó)際單位.這樣作圖線時(shí)，坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過(guò)密，誤差會(huì)小些.

　　7.為提高測(cè)量精度

　　(1)應(yīng)舍掉紙帶上開(kāi)頭比較密集的點(diǎn)，在后邊便于測(cè)量的地方找一個(gè)起點(diǎn).

　　(2)可以把每打五次點(diǎn)的時(shí)間作為時(shí)間單位，即從開(kāi)始點(diǎn)起，每五個(gè)點(diǎn)標(biāo)出一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，而相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén)=0.1 s.

　　六、誤差分析

　　1.質(zhì)量的測(cè)量誤差紙帶上打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會(huì)造成誤差.

　　2.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差

　　本實(shí)驗(yàn)中用小盤(pán)和砝碼的總重力代替小車(chē)受到的拉力(實(shí)際上小車(chē)受到的拉力要小于小盤(pán)和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差.

　　小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量越接近小車(chē)的質(zhì)量，誤差就越大;反之，小盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量越小于小車(chē)的質(zhì)量,誤差就越小.

　　3.平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差

　　在平衡摩擦力時(shí)，除了不掛小盤(pán)外;其他的都跟正式實(shí)驗(yàn)一樣(比如要掛好紙帶、接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)，勻速運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上各點(diǎn)的距離相等.

　　驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)總結(jié)到這，希望對(duì)你有幫助。

　　(責(zé)任編輯：郭峰)

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