实验三 探究加速度与物体质量、物体受力的关系.ppt

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1、一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律．2．探究加速度与力、质量的关系．3．掌握灵活运用图象处理问题的方法．二、实验原理控制变量法：在所研究的问题中，有两个以上的参量在发生牵连变化时，可以控制某个或某些量不变，只研究其中两个量之间的变化关系的方法，这也是物理学中研究问题时经常采用的方法．本实验中，研究的参量为F、m和a，可以控制参量m一定，研究a与F的关系，也可控制参量F一定，研究a与m的关系．三、实验器材电磁打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、低压交流电源、天平、砝码、刻度尺、导线．四、实验操作1．实验步骤(如图实－3－1)(1)用

2、天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0.(2)把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路．(3)平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔，将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动．这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受摩擦力平衡．在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小．(4)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带

3、．(5)改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次．(6)保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带．(7)改变小车上砝码的个数，重复步骤6.2．数据处理(1)计算保持小车质量不变时，各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度填入表(一)中．表(一)实验次数加速度a/(m·s－2)小车受力F/N1234(2)计算保持小盘内的砝码个数不变时，各次小车和砝码的总质量及对应纸带的加速度，填入表(二)中．表(二)实验次数加速度a/(m·s－2)小车和砝码的总质量M/kg1234五、注意事项1．在实验中，小车所受的摩擦

4、力是造成系统误差的一个重要因素．减小这种误差的方法是在长木板的一端垫上小木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力．2．判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可以打一条纸带，看上面各点间的距离是否相等．3．在本实验中，由于两颗小车轮子的灵活程度可能不相同，所受的摩擦力也可能不相等，平衡摩擦力就有困难．应该尽可能选取光滑的长木板进行实验，以减小因摩擦而造成的系统误差．4．安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与斜面平行，且连接小车和砝码盘应在平衡摩擦力之后．7．改变小车的质量或拉力的大小时，改变量应尽可能大一些，但应满足砝码盘和盘内砝码的

5、总质量远小于小车和车上砝码的总质量．一般来说，砝码盘和盘内砝码的总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.8．称量物体的质量时，应遵守天平的操作规则．六、误差分析1．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．2．因实验原理不完善造成误差，本实验中用小盘和盘中砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和盘中砝码的总重力)，存在系统误差．[例1]在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，按实验要求安装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序填写在下面

6、的横线上：____________________(填字母代号)．A．保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次B．保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次C．用天平测出小车和重物的质量解析：利用控制变量法和逐差法分析纸带求加速度，最后处理实验数据，合理的操作顺序应为DCEABF或DCEBAF.答案：见解析[例2](2011·成都模拟)某实验小组利用如图实－3－2所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系．()(1)由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x＝24cm，由图实－3－3中游标卡尺测得遮光条的宽度d

7、＝________cm.该实验小组在做实验时，将滑块从图实－3－2所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝________，则滑块的加速度的表达式a＝________.(以上表达式均用字母表示)(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据．通过分析表中数据后，你得出的结论是__________________.m(g)a(m/s2)2502.023001.6