实验四 探究加速度与力、质量的关系讲义.doc

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1、实验四探究加速度与力、质量的关系一、实验目的：1．探究加速度与力、质量的关系：2．掌握利用控制变量法研究多变量之间的关系。3．掌握利用图像处理实验数据的方法。二、实验原理1.控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法。2．实验的基本思路：本试验有F、m、a三个参量，研究加速度a与合外力F及质量m的关系时，可先控制一个参量不变，讨论另两个参量的关系：可先控制小车质量m不变，讨论加速度a与合外力F的关系后，再控

2、制小盘砝码的质量不变，即合外力F不变，改变小车的质量，讨论加速度a与m的关系。3．以小车为研究对象：当质量m保持不变时，放在光滑水平面上；用重物m0g通过细绳牵引小车，当m0<

3、得到多组a、M的值，通过作a—M或a—图象等方式即可得到a—M的关系。表二：合外力不变，改变小车质量次数项目1234567质量M(kg)加速度a（m/s2）质量倒数（1/kg）aF1／Ma0三、实验器材打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，薄木板，小盘，细绳，低压交流电源，导线，天平，砝码，刻度尺。四、实验步骤1．测质量：用天平测出小车和小盘的质量m和m0，把数值记录下来．2．安装仪器：按图所示把实验器材安装好，只是先不把悬挂小盘的细绳系在小车上（即不给小车加牵引力）3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的

4、一端下面垫一块薄木板．反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态．这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡．4．打纸带：把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．5．重复实验：保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4．在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4．6．更换变量，重复实验

5、：保持小盘和砝码的质量不变，在小车上依次加上砝码（也需作好记录）重复步骤4，把每次小车及砝码的质量记录下来五、数据处理和实验结论1．分析纸带：在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值，并将相应小盘及其内砝码的重力和相应的小车总质量分别记入表一和表二中。2．画图象：用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力，根据表一数据在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比．3．用纵坐标表示加速度a，

6、横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据表二内的数据在坐标平面上画出相应的点．如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．4．由a—F图象和a—图象得出结论。（实验误差范围内）六、注意事项1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码

7、的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．5．作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.6．作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．7．为提高测量精度（1）应舍掉纸带上开头

8、比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点．（2）可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1s．8．调整定滑轮的高度，保证细绳与长木板平行七、误差分析1．质量的测量误差纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都