和平街一中2018年高一级物理----期末复习
1 《验证牛顿第二定律》实验
【重点知识提示】
1．实验目的、原理
实验目的验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与
质量成反比．实验原理：利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组
关系．如图4—6所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到
gmMma mMMmgT
当M>>m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg．
2．平衡摩擦力．．．．．：在长木板的不带滑轮的 一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，
直至后面的纸带连好并不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速 运动为止．
3．注意事项
该实验原理中T=mMMmg，可见要在每次实验中均要求．．．．．．．．．．．．M>>m．．．．，．只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力． 在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变M时，不再重复平衡摩擦力．
【例1】 在《验证牛顿第二定律》的实验中，在研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中错误的是 ( )
A．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D．小车运动的加速度，可从天平测出装砂小桶和砂的质量m及小车质量M，直接用公式a=Mmg求出(m<
【例2】 在《验证牛顿第二定律》的实验中备有下列器材：
A．打点计时器；B．天平(带砝码)；C．秒表；D．低压直流电源；E．纸带和复写纸；F．导线细线；G．小车；H．砂和小桶；I．带滑轮的长木板．其中多余的器材是________________(填代号)、缺少的器材是__________。
课题 必修一 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 第一课时 授课学年 高一 授课教师 于庆祥
课型 实验课 授课时间 2015.12.10 授课地点 哈尔滨市第七十三中学
教
学
目
标 知识与技能：
1.探究物体的加速度与合力的定量关系
2.会用斜面平衡摩擦力
3.掌握图像法研究物理规律
过程与方法：
1.经历应用控制变量的方法设计实验的过程
2.经历合力的测量过程，学会解决不了摩擦力的测量时，提出平衡摩擦力的方法
3.熟练利用图像法研究物理规律
情感、态度与价值观：
1.通过实验、培养学生实事求是、尊重客观规律的科学态度。
2.通过探究，激发学生的求知欲望以及创新精神以及培养与人合作的团队精神。
教学
重点 用逐差法测量加速度
教学
难点 1.平衡摩擦力
2.利用图像法处理问题
教学策略 教学方法 学案导学
学法指导 合作探究
哈尔滨市第73中学构建学案导学大课堂整体教学模式研讨课教案-物理必修1
平衡摩擦力
绳的拉力 F
图像法 结论
a-F a∝F
逐差法 控制变量法
a=Δx/T2 a
教
学
流
程
教学环节设计 教学内容设计 设计意图
一 创设情境
激趣导入
二 明确目标
有的放矢
三 预习反馈
提交问题
四 小组讨论
聚焦问题
五 汇报问题
归纳梳理
六 构建体系
释难解疑
七 归纳总结
提升能力
八 布置作业
拓展迁移 演示：复习导入
牛顿第一定律
同学朗读学习目标
对本节课的基础知识给出答案，让学生用红色字迹笔标出知识梳理中的内容，找出自己错误的答案
牛顿第二定律
1.牛顿第二定律的表述（内容）
物体的加速度跟物体所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同，公式为：F=ma （其中的F和m、a必须相对应）。
对牛顿第二定律理解：
（1）F=ma中的F为物体所受到的合外力．
（2）F＝ma中的m，当对哪个物体受力分析，就是哪个物体的质量，当对一个系统（几个物体组成一个系统）做受力分析时，如果F是系统受到的合外力，则m是系统的合质量．
（3）F＝ma中的 F与a有瞬时对应关系， F变a则变，F大小变，a则大小变，F方向变a也方向变．
（4）F＝ma中的 F与a有矢量对应关系， a的方向一定与F的方向相同。
（5）F＝ma中，可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度，也可以求某一个方向合外力的加速度．
若F为物体受的合外力，那么a表示物体的实际加速度；若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力，那么a表示物体在该方向上的分加速度；若F为物体受的若干力中的某一个力，那么a仅表示该力产生的加速度，不是物体的实际加速度。
（6）F＝ma中，F的单位是牛顿，m的单位是千克，a的单位是米／秒2．
（7）F＝ma的适用范围：宏观、低速
2.应用牛顿第二定律解题的步骤
①明确研究对象。可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。设每个质点的质量为mi，对应的加速度为ai，则有：F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan
对这个结论可以这样理解：先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律：
∑F1=m1a1，∑F2=m2a2，……∑Fn=mnan，将以上各式等号左、右分别相加，其中左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现的，其矢量和必为零，所以最后实际得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F。
②对研究对象进行受力分析。（同时还应该分析研究对象的运动情况（包括速度、加速度），并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。
牛顿第二定律的验证
摘要： 牛顿第二定律说明了物体的加速度与物体所受的合外力成正比，并且与物体的质量成反比，方向与合外力相同。本次的牛顿第二定律的验证实验在气垫导轨上进行，利用气垫导轨提供的相对稳定的理想环境下验证F=Ma，实验利用光电计时系统测得相对准确的通过光电门1和光电门2的速度与时间，从而计算验证牛顿第二定律。
关键词： 气垫导轨 牛顿第二定律 加速度 系统总质量不变 光电计时系统
（一） 实验目的：（1）熟悉气垫导轨的构造，掌握正确的使用方法。（2）熟悉光电计时系统的工作原理，学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。（3）学会测量物体的速度和加速度。（4）验证牛顿第二定律
（二） 实验仪器：气垫导轨、气源、通用电脑计数器、游标卡尺、托盘天平、砝码及托盘等
（三） 实验原理：牛顿第二定律的表达式F=Ma，F为系统所受的合外力，M为系统的总质量，a为系统的加速度。系统总质量M等于所加砝码的质量m1,滑块的质量m2和滑块的折合质量I/r²的总和，根据牛顿第二定律有F=（m1+m2+I/r²）a，由于折合质量I/r²相对于（m1+m2）而言很小，故在实际实验时可以忽略，于是F=（m1+m2）a
实验装置如下图所示，在导轨上相距S的两处放置光电门1和光电门2，测出此系统在砝码重力作用下滑块通过两光电门的速度V1和V2，系统的加速度a=(V2-V1)/
△t，V1=d/t1，V2=d/t2（d为挡光片的宽度）
（四） 实验内容与步骤：实验之前，讲气垫导轨调成水平，并使数字毫秒计处于正常的工作状态
1、验证M一定时，a与F成正比
（1）打开数字毫秒计时器，选择“加速度”档，将细尼龙线的一端接在滑块上，另一端绕过滑轮后悬挂一砝码盘，先把所有砝码都放在滑块上，并将滑块置于第一个光电门的外侧，使挡光片距离第一个光电门约20cm处，松开滑块，测出并记录滑块通过两个光电门的时间t1和t2，以及滑块从第一个光电门到第二个光电门的时间△t，然后按数字毫秒计时器上的转换键，分别记录v1、v2（v1=d/t1,v2=d/t2）和加速度a。将实验数据记录在表3-1中。
