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教學(xué)課題：驗(yàn)證牛頓第二定律

時(shí)間

教學(xué)目標(biāo)：1、掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃�理、步驟，

2、理解系統(tǒng)誤差的來(lái)源和減小系統(tǒng)誤差的方法

3、會(huì)用圖象處理結(jié)果

教學(xué)重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)原理及步驟

教學(xué)難點(diǎn)：引起誤差的原因

教學(xué)器材：

教學(xué)過(guò)程：

教學(xué)隨筆

一.實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)裝置如圖。

用細(xì)線將小車(質(zhì)量記為M)和砂桶(內(nèi)裝有細(xì)砂，總質(zhì)量為m)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。

當(dāng)系統(tǒng)做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有：

              a=mg/(M+m)

繩對(duì)車的拉力       T=Ma=Mmg/(M+m)=              

當(dāng)M〉〉m時(shí)，T≈mg。

故可通過(guò)改變砂桶中細(xì)砂的質(zhì)量來(lái)改變拉力的大小，從而驗(yàn)證加速度與拉力的關(guān)系；在小車上添加砝碼來(lái)改變小車的質(zhì)量，從而驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

二.實(shí)驗(yàn)步驟

1.通過(guò)調(diào)節(jié)木板的傾斜程度，用重力沿斜面的分力來(lái)平衡摩擦力。

    此時(shí)不掛砂桶，但應(yīng)把紙帶在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔中穿好。

2.保持小車的質(zhì)量不變，改變砂桶中細(xì)砂的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，驗(yàn)證當(dāng)M一定時(shí)，a與F與關(guān)系。

3.保持外力(即砂桶中細(xì)砂的質(zhì)量)不變，在小車上加砝碼，測(cè)出相應(yīng)的加速度，優(yōu)證當(dāng)作用力一定時(shí)，a與M的關(guān)系。

三.數(shù)據(jù)記錄及處理

1.實(shí)驗(yàn)中要測(cè)定小桶和細(xì)砂的總質(zhì)量m，小車及砝碼的總質(zhì)量M。

2.要在紙帶測(cè)出小車的位移。

3.用逐差法處理數(shù)據(jù)。

4.用圖象法處理數(shù)據(jù)。

    通過(guò)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)，畫出a―F圖、a―   圖。

    正確的實(shí)驗(yàn)圖線應(yīng)如圖1、2所示。

四.誤差分析

1.未滿足M〉〉m這一條件時(shí)，會(huì)得到圖3所示圖線。

2.未平衡摩擦力，會(huì)得到圖4中2所示圖線。

   平衡摩擦力過(guò)甚，會(huì)得到圖4中1所示圖線。

五、實(shí)驗(yàn)題

例1、在做“驗(yàn)證牛頓第三定律”的實(shí)驗(yàn)中

（1）本實(shí)驗(yàn)備有下列器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、秒表、天平（帶有一套砝碼）、紙帶、復(fù)寫紙片、細(xì)線、低壓直流電源、砝碼、小車、小桶、砂子、墊木、導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是          。實(shí)驗(yàn)中不需要的器材是           ，缺少的器材是            。

（2）某學(xué)生做：“驗(yàn)證牛頓第二定律/的實(shí)驗(yàn)在平衡摩擦力時(shí)，把長(zhǎng)木板的端墊得過(guò)高，使得傾角偏大。他所得到a-F關(guān)系可用圖1-11中哪根圖線表示？圖中a是小車的加速度，F是細(xì)線作用于小車的拉力，答：        

（3）本實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是

A.    平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受到阻力。

B.    平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)該用細(xì)線通過(guò)定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂子。

C.    實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該始終保持小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量。

D.    作a-F或a-1/M的圖線時(shí)，應(yīng)該使所畫的直線通過(guò)盡可能對(duì)稱地分布在直線的兩側(cè) ，如遇個(gè)別特別遠(yuǎn)離的可舍去。

例2、質(zhì)量為m的物體放在A地的水平面上，用豎直向上的力F拉物體，物體的加速度a與拉力F的關(guān)系如圖線①所示，質(zhì)量為m′的另一物體在B地做類似實(shí)驗(yàn)，測(cè)得a－F關(guān)系如圖線②所示，設(shè)兩地的重力加速度分別為g和g′，則  

A.m′＞m，g′=g   B.m′＜m，g′=g

C.m′=m，g′＞g   D.m′=m，g′＜g

分析：該題要求學(xué)生利用牛頓第二定律培養(yǎng)借助數(shù)學(xué)圖像分析問(wèn)題的能力。

在A地，由牛頓第二定律：F-mg=ma  有a=-g=F-g

同理：在B地  a=F-g′

這是一個(gè)a關(guān)于F的函數(shù)

 (或)表示斜率，-g(或-g′)表示截距

由圖線可知＜g=g′故m＞m′,g=g′選 項(xiàng)B正確

   v

   m₁  m₂

 0            t

練習(xí)：在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，不改變小車和砝碼的總質(zhì)量，只改變小桶中砂的質(zhì)量。當(dāng)砂的質(zhì)量分別為m₁、m₂時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的v―t圖象如圖所示，則m₁與m₂相比：

A、m₁=m₂；    B、m₁>m₂；

C、m₁<m₂；    D、無(wú)法確定。

解：由圖，a₁>a₂。

       a=mg/(M+m)=

m越小，a越小。

B正確。

課堂練習(xí)：

《金版教程》P103  練習(xí)

教學(xué)后記：