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课件网) 第三章 牛顿运动定律 实验四 探究加速度与力、质量的关系 【实验目的】 学会用控制变量法探究物理规律．全面正确地认识加速度与力、质量的关系． 【实验原理】 1．加速度是表示物体运动状态变化快慢的物理量．根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大． 2．控制变量法：加速度a和质量m、受力F都有关系．研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系，再控制另一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法． 【实验器材】 砝码、一端有定滑轮的长木板、细线、纸带、导线、夹子、小盘、天平、小车、打点计时器、交流电源、复写纸、刻度尺． 【实验步骤】 1．测质量 用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0. 2．安仪器 按图将实验器材安装好(小车上不系绳)． 3．平衡摩擦力 把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，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(直到打点计时器打出的纸带上相邻点的间距相等)． 4．测a、F 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．计算小盘和砝码的重力，即为小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把小盘和砝码的重力和对应的加速度记录在表格中． 5．再重复 改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，并多做几次实验． 6．测a、M 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，让小车在木板上运动打出纸带．计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度． 7．再重复 改变小车上砝码的个数，重复步骤6，所对应的质量和加速度也需记录在表格中． 【数据处理】 1．把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中. 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1 2 3 4 实验数据分析：根据记录的数据，作出a F图像，即在图中描点、连线．通过连线可知，在误差允许的范围内，所描绘的各点大致分布在同一条过坐标原点的直线上． 2．把不同质量的小车在相同力的作用下产生的加速度填在表中． 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车质量M/kg 1 2 3 4 3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比． (2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比． 【误差分析】 1．因实验原理不完善造成系统误差．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． 2．测量、操作不够准确造成偶然误差. (1)质量的测量误差． (2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差． (3)拉线或纸带与木板不平行会造成误差． (4)平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图线在横轴(或纵轴)上产生截距． 【注意事项】 1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力． 2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量． 3．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． 4．作图像时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直 ... ...
