高考物理一轮复习知识点讲义 专题17 验证牛顿运动定律实验（教师版+学生版）

专题17 验证牛顿运动定律实验
一、基本原理与操作
原理装置图 操作要领
探究方法——控制变量法 (1)平衡：必须平衡摩擦力(改变小车或重物质量，无需重新平衡摩擦力) (2)质量：重物的总质量远小于小车质量(若使用力传感器，或以小车与重物的系统为研究对象无需满足此要求) (3)要测量的物理量 ①小车与其上砝码的总质量(天平) ②小车受到的拉力(约等于重物的重力) ③小车的加速度(根据纸带用逐差法或根据光电门数据计算加速度) (4)其他：细绳与长木板平行；小车从靠近打点计时器的位置释放，在到达定滑轮前按住小车，实验时先接通电源，后释放小车
二、数据处理和实验结论
1．探究加速度与力的关系
(1)根据多组(a，F)数据作出a F图象。
若图象是一条过原点的直线，可判断a∝F。
(2)实际情况分析
①图象解析式为a＝·mg。
可见连接数据点和坐标系原点的直线斜率为。
若M为定值，则随着m的增大，此斜率会减小 ，当m不再远小于M时，图象向下弯曲。
②mg＝0时，小车具有非零的加速度a，这说明平衡摩擦力过度。
③mg＝0时，a＝0；mg≠0时，a≠0。这说明摩擦力被平衡。
④当mg增大到某值时，小车才具有非零的加速度a，这说明平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力。
2．探究加速度与质量的关系
(1)根据多组(a，M)数据作出a M和a 图象。
若a 图象是一条过原点的直线，可判断a∝。
(2)实际情况分析
①图象解析式为a＝·。
可见连接数据点和坐标系原点的直线斜率为。
若m为定值，则随着M的减小，此斜率会减小，当M不再远大于m时，图象向下弯曲。
②M无限增大时，小车具有非零的加速度a，这说明平衡摩擦力过度。
③M无限增大时，a无限减小；M为有限值时，a≠0；M为无穷大时，a＝0。这说明摩擦力被平衡。
④当M减小到某值时，小车才具有非零的加速度a，这说明平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力。
三、注意事项及误差分析
1．平衡摩擦力时不要挂小盘(FT＝0)，但应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，若小车匀速下滑，即打出的纸带点迹均匀，则表明小车与木板间的摩擦力跟它的重力沿木板斜面方向的分力平衡，即Mg sin θ＝μMg cos......