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实验三:探究a与F、m的关系

时间:2013-11-10 17:37:55 点击:

  核心提示:知识点总结 能设计实验方案;掌握控制变量法,对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究;能用作图法、列表法处理实验数据并得出结论;能对误差进行分析。一、实验目的验证牛顿第二定律二、实验原理1.如图...

知识点总结

       能设计实验方案;掌握控制变量法,对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究;能用作图法、列表法处理实验数据并得出结论;能对误差进行分析。

一、实验目的

验证牛顿第二定律

二、实验原理

1.如图所示装置,保持小车质量M不变,改变小盘内砝码的质量m,从而改变细线对小车的牵引力F(当m<<M时,F=mg近似成立),测出小车的对应加速度a,由多组aF数据作出加速度和力的关系a-F图线,验证加速度是否与外力成正比。

2.保持小盘内砝码的质量不变,在小车上加减砝码, 改变小车的质量M,测出小车的对应加速度a, 由多组aM数据作出加速度和质量倒数的关系a-M-1图线,  验证加速度是否与质量成反比。

三、实验器材

    小车,砝码,小盘,砝码, 细线,附有定滑轮的长木板,垫块,打点计时器,低压交流电源, 导线两根, 纸带,托盘天平及砝码,米尺。

 四、实验步骤

1.用调整好的天平测出小车和小盘的质量Mm ,把数据记录下来。

2.按如图装置把实验器材安装好,只是不把挂带有小盘的细线系在小车上,即不给小车加牵引力。

3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块,反复移动垫块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。

4.在小车上加放砝码,小盘里面放上适量的砝码,把砝码和小盘的质量M'm'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号.

5.保持小车的质量不变,改变小盘里面砝码的质量,按步骤4再做5次实验。

6.算出每条纸带对应的加速度的值。

7.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力F,即小盘和砝码的总重力(m+m')g,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线。若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。

8.保持小盘和砝码的质量不变,在小车上加放砝码,重复上面的实验,并做好记录,求出相应的加速度,用

五、注意事项

1.小盘和砝码的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10。

2.在平衡摩擦力时,不要悬挂小盘,但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。

3.作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧,但如遇个别特别偏离的点可舍去。

 

常见考法

        这个实验即可以考查控制变量法这种科学实验方法、又可以考查验证牛顿第二定律,还可以考查纸带的处理,所以此实验在阶段性考试或者模拟考试、高考中所占的地位非常重要,同学们应该引起足够的重视。

误区提醒

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.

例题1. 如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置。

⑴在该实验中必须采用控制变量法,应保持___________不变,用钩码所受的重力作为___________,用DIS测小车的加速度。

⑵改变所挂钩码的数量,多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示)。

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。

②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是

A.小车与轨道之间存在摩擦              B.导轨保持了水平状态

C.所挂钩码的总质量太大                  D.所用小车的质量太大

答案:(1)小车的总质量,小车所受外力

(2)①在质量不变的条件下,加速度与外力成正比②C

点评:知晓研究思路、会分析实验误差产生的原因。

作者:不详 来源:网络

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