单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验四,探究加速度与力、质量的关系,要点归纳,【,实验目的,】,1.,学会用控制变量法研究物理规律,;,2.,验证牛顿第二定律,;,3.,掌握利用图象处理数据的方法,.,【,实验器材,】,打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附,有定滑轮的长木板、重物、夹子、细绳、低压交流,电源、导线、天平,(,带有一套砝码,),、刻度尺、砝码,.,【,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会,造成误差,.,2.,因实验原理不完善造成误差,本实验中用小盘和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砝码的,总重力,),存在系统误差,.,小盘和砝码的总质量越接近小车的质量,误差就越大,;,反之,小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差,就越小,.,3.,平衡摩擦力不准造成误差,在平衡摩擦力时,除了不挂小盘外,;,其他的都跟正,式实验一样,(,比如要挂好纸带,接通打点计时器,),匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等,.,【,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,=0.1 s.,【,例,1,】,(2008,宁夏,22),物理小组在一次探究活,动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数,.,实验装置,如图,2,所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮,;,木板上有一滑块,其一端与电磁,打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的,细线与托盘连接,.,打点计时器使用的交流电源的频,率为,50 Hz.,开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点,(1),下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部,分,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,、,7,是计数点,每相邻两计,数点间还有,4,个打点,(,图中未标出,),计数点间的距离,如图,3,所示,.,根据图中数据计算的加速度,a,=,(,保留三位有效数字,).,图,3,(2),回答下列两个问题,:,为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的,有,.(,填入所选物理量前的字母,),A.,木板的长度,l,B.,木板的质量,m,1,C.,滑块的质量,m,2,D.,托盘和砝码的总质量,m,3,E.,滑块运动的时间,t,测量中所选定的物理量时需要的实验器材是,.,(3),滑块与木板间的动摩擦因数,=,(,用被测物,理量的字母表示,重力加速度为,g).,与真实值相比,测,量的动摩擦因数,(,填,“,增大,”,或,“,偏小,”,).,写出支持你的看法的一个论据,:,.,【,例,2,】,某学习小组的同学在用打点计时器探究物体,的加速度与物体的质量之间的关系实验中,不改变,拉力,只改变物体的质量,得到了如下表所示的几,组数据,其中第,3,组数据还未算出加速度,但对应该,组已打出了纸带,如图,4,所示,(,长度单位,:cm),图中,各点为每,5,个打点选出的计数点,(,两计数点间还有,4,个打点未标出,).,图,4,实验次数,1,2,3,4,5,6,小车质量,(g),200,300,400,500,600,700,小车加速度,(m/s,2,),2.00,1.33,0.79,0.67,0.40,小车质量的,倒数,(kg,-1,),5.00,3.33,2.50,2.00,1.67,1.00,(1),请由纸带上的数据,计算出缺少的加速度值并填,入表中,(,小数点后保留两位数,).,(2),请在图,5,中建立合适的坐标,将表中各组数据用小,黑点描在坐标纸上,并作出平滑的图线,.,(3),由图象得出的结论是,:,.,图,5,【,例,3,】,如图,6,质量为,M,的滑块,A,放在气垫导轨,B,上,C,为位移传感器,它能将滑块,A,到传感器,C,的距离数据,实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显,示滑块,A,的位移,时间,(,x,-,t,),图象和速率,时间,(,v,-,t,),图象,.,整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的,长度为,l,、高度为,h,.(,取重力加速度,g,=9.8 m/s,2,结,果可保留一位有效数字,).,图,6,(1),现给滑块,A,一沿气垫导轨向上的初速度,A,的,v,-,t,图,线如图,7,所示,.,从图线可得滑块,A,下滑时的加速度,a,=,m,/s,2,摩擦力对滑块,A,运动的影响,.,(,填,“,明显,不可忽略,”,或,“,不明显,可忽略,”,),图,7,(2),此装置还可用来验证牛顿第二定律,.,实验时通过,改变,可验证质量一定时,加速度与力成正比,的关系,;,通过改变,可验证力一定时,加速度,与质量成反比的关系,.,(3),将气垫导轨换成滑板,滑块,A,换成滑块,A,给滑块,A,一沿滑板向上的初速度,A,的,x,-,t,图线如图,8,所示,.,图线不对称是由于,造成的,通过图线可求得滑,板的倾角,=(,用反三角函数表示,),滑块与滑板间的,动摩擦因数,=,.,图,8,素能提升,1.,在,“,验证牛顿运动定律,”,的实验中,在研究加速度,a,与小车的质量,M,的关系时,由于没有注意始终满足,M,m,的条件,结果得到的图象应是下图中的,(),2.,关于验证牛顿运动定律的实验,下列说法中符合实,际的是,(),A.,通过同时改变小车的质量,m,及受到的拉力,F,的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系,B.,通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研,究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的,关系,C.,通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系,D.,先不改变小车质量,研究加速度与力的关系,;,再不,改变力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出,加速度、力、质量三者之间的关系,5.,如图,10,所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小,车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子,.,沙桶的总质量,(,包括桶以及桶内沙子质量,),记为,m,小车的总质量,(,包括车、盒子及盒内沙子质量,),记为,M,.,图,10,(1),验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正,比,:,从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录,沙桶的总重力,mg,将该力视为合外力,F,对应的加速度,a,则从打下的纸带中计算得出,.,多次改变合外力,F,的大,小,每次都会得到一个相应的加速度,.,本次实验中,桶,内的沙子取自小车中,故系统的总质量不变,.,以合外,力,F,为横轴,以加速度,a,为纵轴,画出,a,F,图象,图象是,一条过原点的直线,.,a,F,图象斜率的物理意义是,.,你认为把沙桶的总重力,mg,当作合外力,F,是否合理？,答,:,.(,填,“,合理,”,或,“,不合理,”,),本次实验中,是否应该满足,Mm,这样的条件？,答,:,(,填,“,是,”,或,“,否,”,);,(2),验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反,比,:,保持桶内沙子质量,m,不变,在盒子内添加或去掉一,些沙子,验证加速度与质量的关系,.,本次实验中,桶内,的沙子总质量不变,故系统所受的合外力不变,.,用图象法处理数据时,以加速度,a,为纵轴,应该以,倒数为横轴,.,