2．实验：探究加速度与力、质量的关系 [实验目标] 1．学会用控制变量法研究物理规律。 2．会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a-F、a-图像。 3．会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。 1．实验原理 (1)控制变量法 ①保持小车质量不变，探究加速度与合力的关系。 ②保持小车所受合力不变，探究加速度与质量的关系。 (2)求加速度a＝或a＝。 2．实验器材 小车、砝码、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、刻度尺。 3．实验步骤 (1)质量的测量：用天平测量槽码的质量m′和砝码的质量m″、小车的质量m。 (2)安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，但是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车施加牵引力)。 (3)用阻力补偿法测合力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木，使小车能拉着纸带匀速下滑。 (4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码。 ②保持小车的质量m不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力，重复步骤①。 ③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。 ④描点作图，作a-F的图像。 ⑤保持小车所受拉力不变，改变小车的质量m，重复步骤①和③，作出a-图像。 4．数据处理 (1)利用Δx＝aT2及逐差法求a。 (2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比。 (3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比。 5．误差分析 (1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。 (2)用平衡阻力法测合力不准确、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。 6．注意事项 (1)平衡阻力时不要挂重物，整个实验补偿阻力后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡阻力。 (2)实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于槽码的总质量，只有如此，槽码的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 (3)小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车。 (4)作图像时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点是错误数据，舍去不予考虑。 类型一 实验原理与操作 【典例1】 在研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系的实验中，某同学安装的实验装置和设计的实验步骤如下： A．用天平称出小车和槽码的质量 B．按图安装好实验器材 C．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码 D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量 E．保持槽码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验 F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值 G．作a-M关系图像，并由图像确定a与M的关系 (1)请改正实验装置图中的错误。 ①电磁打点计时器位置_____； ②小车位置_____； ③滑轮位置_____。 (2)该同学漏掉的重要实验步骤是_____，该步骤应排在步骤_____之后。 (3)在上述步骤中，有错误的是步骤_____，应把_____改为_____。 (4)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤_____，应把_____改为_____。 [听课记录] ... ...
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