1、曲线运动的条件

实验仪器：小球、绳；铁球、磁铁、斜槽

教师操作：拴着绳的小球在桌面上作圆周运动，绳子的拉力改变小球速度的方向。

教师操作：斜槽上滚下的铁球沿直线前进；在旁边放上磁铁后，铁球运动方向改变。

实验结论：合外力与速度不在同一直线上时，物体作曲线运动。

4.1 曲线运动的条件 运动的合成与分解

4. 曲线运动

2、完全失重

实验仪器：下面扎孔的可乐瓶；重物(2块)、纸条

教师操作：在可乐瓶下面扎一些小孔，装上水后水从小孔喷出.把水瓶抛出，观察喷水情况会怎样变化(先观察上抛时的现象，再观察下抛的情况)。

实验结论：抛出后水处于失重状态，对瓶无压力，水不喷。

教师操作：两重物夹一张纸条，放在桌面上时，纸条抽不出来；把两重物抛出，纸条很容易抽出。

实验结论：重物抛出后处于失重状态，对纸条没有作用力。

1、超重、失重

实验仪器：弹簧测力计、钩码(学生每2人一组)

学生操作：在弹簧下挂一只砝码，当保持为静止状态(或匀速向上或向下运动)时，弹簧示数等于砝码的重力大小，当手提弹簧向上加速(或向下减速)时，其示数大于砝码重力大小。当手提弹簧向下加速(或向上减速)时，其示数小于砝码重力的大小。

3.3 超重和失重现象

4、验证牛顿第二定律(学生实验)

实验仪器：轨道小车(J2108型)、电磁打点计时器(J0203型)、学生电源、托盘天平(200克，0.1克)或学生天平(J0104型)、砂桶、砂袋、纸带、直尺、细线、木块

实验原理：

如图，如果摩擦力可以不计，则对质量为m的砂桶和砂及质量为M的小车分别有

T=Ma　　　　　 (1)

mg－T=ma　　　 (2)

解得　　 T= mg

当　　　 M>>m时，T≈mg

则(1)式变为mg≈Ma所以，如果实验测得在M一定时，a∝mg，在mg一定时a ∝ ，就验证了牛顿第二定律。

学生操作：

(1)用天平测出小车质量m，在砂桶内加适量的砂，用天平测出砂和桶的总质量m₁(要保证m₁≤0.05m)。把打点计时器固定在长木板上。

(2)把纸带系在小车上，并使纸带穿过打点计时器。把木块垫在装有打点计时器的木板一端下面，调节木块位置使小车能在木板上做匀速运动。这时，小车所受摩擦阻力与小车所受重力沿斜面方向的分力平衡(注意此时未挂砂桶)。

小车质量不变时的实验记录

(3)把系在砂桶上的细线绕过木板上的定滑轮后系在小车上，把小车放在打点计时器附近，接通电源，放开小车，便在纸带上留下反映小车运动状况的点迹。取下纸带并编上号码。

(4)给小车换上新纸带，保持小车质量不变。往砂桶内加一些砂，并称出其质量(注意仍需保证m>>m₁)。重复步骤(3)。如此做几次。对各次实验所得的纸带取好计数点，进行测量和计算，求出每条纸带对应的小车的加速度，分别记入上面的表格中。

(5)保持砂桶总质量m₁不变，往小车上依次加不同数目的砂袋(其质量预先测出)，重复步骤(3)几次。把各次纸带数据记入下面的表格中。

加速的力恒定时的实验记录

(6)分析实验数据，看是否符合牛顿第二定律。

(1)平衡摩擦力和保证m>>m₁是减小本实验系统误差的关键。采用上述“垫板法”平衡摩擦力，不仅操作方便，而且在改变小车质量的实验中不需再调。这是因为摩擦力和小车所受重力沿斜面方向的分力总是成正比地变化的。所用长木板各部分的平滑程度尽可能要一致。最好不上漆，刨平后用零号砂纸打磨一下即可。调匀速时，先进行目测，最后应打一条纸带观察，看是否调到匀速了。为了保证m>>m₁，小车质量应足够大。如果所用小车质量较小，可在小车内装一些砝码以增加总质量。在精确度要求不太高时，砂桶总质量最大不超过小车质量的5%。这时可在两位有效数字的精度上验证定律。例如，小车质量为200克，则砂桶最大不超过10克。若需砂桶质量调节范围大一些，则应增大小车质量。

(2)本实验的数据处理主要是用打点纸带测算加速度，可以用速度－时间图象求加速度。

(3)分析实验数据验证牛顿第二定律时，可以用比例法验证：即看比值 ， ， ……等在实验误差范围内是否为同一恒量(等于小车质量m)；乘积m₁a₁，m₂a₂，m₃a₃……等是否为同一恒量(等于加速力F)；也可以作出a－F图像和a－ 图像，看图像是否为直线来验证。由于是验证性实验，可以预先让学生分析作a－m图像(双曲线)的弊端，得出作a－ 图像的优点。

(4)如果平衡摩擦力做得不好，则图像不会通过坐标原点；如果不满足m>>m₁的条件，图像将会是一条曲线。出现后一种情况时，可以采用保证运动系统(小车和砂桶)的总质量不变来消除。办法是，预先在小车内装几个小砝码，在需要改变加速的力时，把这些砝码移少量到砂桶内。只要摩擦力能得到较好的平衡，就可以得到过坐标原点的直线。不过，在计算质量时，应把砂桶的总质量考虑在内。

3、牛顿第二定律(3)

实验仪器：气垫导轨(J2125)、数字计时器(J0201－CC)、小型气源(J2126)、天平砝码、砝码盘(5克以下)、滑行器(质量200克以上)、滑行器配重、细线

教师操作：

(1)把计时器拨到S₁挡。使滑行器(插有挡光条)从静止开始运动。从计时器读出挡光条经过两光电门的时间，利用挡光条的有效遮光宽度求出滑行器经过两光电门的即时速度V₁和V₂。

(2)把计时器拨到S₂，使滑行器在砝码盘的拉力作用下运动，记下滑行器通过两光电门之间的位移的时间t，由公式　 a＝ 算出a。

(3)往砝码盘中逐渐增加砝码，重复步骤(2)和(3)，测出几个加速度，比较合外力与加速度的关系。看加速度是否与合外力成正比。

(4)保持砝码盘及砝码质量不变，改变滑行器的质量，重复步骤(2)、(3)，观察在外力一定时，加速度是否与质量成反比。

(1)保证砝码及砝码盘的总质量m远小于滑行器的质量，是提高本实验精度的关键之一。

(2)保证即时速度的测量精度才能提高加速度的测量精度。为此应使(v₂－v₁)之差保证有两位有效数字。

2、牛顿第二定律(2)

实验仪器：数字计时器(J0201-CC)、气垫导轨(J2125)、小型气源(J2126)、水平尺、天平、砝码、砝码盘(5g以下)、滑块(200g以上)、挡光片、滑块配重、细线

天平：

(1)构造和原理

天平是一种等臂杠杆装置，中学常用的是物理天平，其构造如图。

天平工作原理--平衡时，m_物·gL₁=m_码·gL₂,因为L₁=L₂，所以m_物=m_码。

(2)规格

①最大载荷：即天平允许称量的最大质量。

②分度值：即游码在横梁上移动一个最小分格所代表的砝码质量。

③感量：是指指针从标尺上的平衡位置偏离一个最小分格时，天平两盘上的质量差，其单位是“g/格”。

④灵敏度：即感量的倒数，单位“格/g”。天平指针上重锤的位置越高，天平衡量的重心位置就越高，天平的灵敏度也就越高。

(3)使用方法

①先调天平水平，看底座水准仪气泡是否在中央。

②调横梁水平，把游码D移到衡量刻度的“0”处，把秤盘钓吊挂在两端刀口上，启动天平，，判断天平是否平衡，如不平衡，先将天平止动，调节配重螺母E和E′，再启动天平。如此反复操作，直至天平平衡。

③称量--左盘放物，右盘放砝码。当需要调节的砝码质量小于1g时，用移动游码的位置代替。

④每次称量完毕，应将天平止动。全部称量完毕后，将秤盘摘离刀口，置于刀口内侧。

(4)操作规则

①为了避免刀口受冲击而损坏，一切操作都应在天平止动的状态下进行。不使用天平时也应将天平止动。只是在判断天平是否平衡时才将天平启动。天平一经启动，就不能再去碰它。

②天平的负载量不可超过其最大载荷。

③砝码不得用手拿取，只能用镊子取放。从秤盘上取下砝码后应立即放回砝码盒中。

④称量时应掌握加减砝码的方法--先加大砝码，后加小砝码，在移动游码。退下来的砝码不要重复选用。

⑤天平各部分以及砝码都要防锈防蚀。高温物体、液体及带腐蚀性的化学药品不得直接放入秤盘内称量。

⑥天平称量物体的质量等于砝码总质量和游码尺上的示数之和。根据游标上最小分度应估读到克的百分位。

实验原理：

利用气垫导轨做实验来验证牛顿第二定律。在图中，当滑行器质量M远大于砝码质量m时，可以认为滑行器水平运动时受的合外力等于mg。研究质量一定时，加速度与合外力的关系，以及合外力一定时，加速度与质量的关系，即可验证牛顿第二定律。

教师操作：

(1)用天平称出滑行器、配重以及砝码盘的质量。

(2)把滑行器放上导轨，开动气源，调节调平螺丝，如果滑行器能静止或做匀速直线运动，则可认为轨面已经调节成水平。为了判定滑行器做的是否是匀速运动，可将数字计时器拨到S₁挡，可轻推一下滑行器(其上已装有挡光条)，若滑行器通过两光电门时，遮光时间相等，它做的就是匀速运动。

(3)把细线一端系在滑行器上，另一端绕过定滑轮、系上砝码盘。

(4)把计时器拨到S₂挡，滑行器上装挡光条，开动气源，用手扶住滑行器，调整其位置，使得一放手滑行器开始运动，计时器立即计时(可多练习几次)。记下滑行器通过光电门1、2所用的时间t和位移S，用公式a＝ 求出其加速度。

(5)往砝码盘中加砝码，每次加1-2克，不可过多(为什么)。重复步骤(4)。比较各次实验中合外力与滑行器的加速度的关系，看加速度是否与合外力成正比。

(6)保持砝码及砝码盘的总质量不变，运动的合外力不变，给滑行器加配重。重复步骤(4)，求出加不同配重时滑行器的加速度。比较滑行器(及其配重)的总质量和加速度的关系，看合外力一定时，加速度是否与质量成反比。

实验结论：物体的加速度跟作用在物体上的力成正比，跟物体的质量成反比。

1、牛顿第二定律(1)

实验仪器：两辆质量相同的小车、两个光滑的轨道(一端带有定滑轮)、砝码(一盒)、细绳、夹子

实验方法：控制变量法。

教师操作：两辆质量相同的小车，放在光滑的轨道上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有数量不等的砝码，使两辆小车在不同的拉力下做匀加速运动。

　　 (2)对本次实验中说明的两个问题

　　 a：砝码跟小车相比质量较小，细绳对小车的拉力近似地等于砝码所受的重力。

　　 b：用一只夹子夹住两根细绳，以同时控制两辆小车。

　　 (3)实验的做法：

a：在两砝码盘中放不同数量的砝码，以使两小车所受的拉力不同。

b：打开夹子，让两辆小车同时从静止开始运动，一段时间后关上夹子，让它们同时停下来。

(4)观察两辆车在相等的时间里，所发生的位移的大小。

实验现象：所受拉力大的那辆小车，位移大。

实验结论：小车的位移与它们所受的拉力成正比；对质量相同的物体，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比。

教师操作：使两辆小车所受拉力相同，而在一辆小车上加放砝码，以增大质量，研究加速度和质量之间的关系。

实验现象：在相同的时间里，质量小的那辆小车的位移大；在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比。