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1、1实验目的 (1)学会用研究物理规律；体会实验的精髓在于“控制变量” (2)学会灵活运用图象处理物理问题的方法 (3)探究与、的关系,控制变量法,加速度,力,质量,2实验原理 本实验共有3个参量F、m、a，研究加速度a与F及m的关系时，我们先控制一个参量小车的质量m不变，讨论a与F的关系；再控制砝码和小盘的质量不变，即F不变，讨论a与m的关系 3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、小盘、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,(即时巩固解析为教师用书独有) 考点实验过程 1实验步骤及数据处理 (1)用天平测出小车和砝码的总质量M，把数
2、值记录下来 (2)按如图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，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一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，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)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)保持小车和砝码的质量不变，在小盘里放入适量的砝码，使小盘和砝码的总质量远小于小车和砝码的总质量，把小盘和砝码的总质量m记录下来，重复步骤(4)
3、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)重复步骤(5)3次，得到3条纸带 (7)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,(8)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，根据实验结果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 (9)保持砝码和小盘的质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码的总质量，根据实验结果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
4、度与质量成反比,2注意事项 (1)一定要做好平衡摩擦力的工作在平衡摩擦力时，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与砝码的总质量，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
5、的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称地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要采用国际单位这样，作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小一些,(7)为提高测量精度，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； 可以把每打5次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每5个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T0.1 s.,3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
6、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相邻各点间的距离相等,【案例1】(2010山东理综)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到
7、木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_,(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系下列图象能表示该同学实验结果的是() (3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是() A可以改变滑动摩擦力的大小 B可以更方便地获取多组实验数据 C可以比较精确地测出摩擦力的大小 D可以获得更大的加速度以提高实验精度,(2)当
8、F1F0时，木板开始运动，但F1并非绳子的拉力而是瓶和水的总重力，只有当瓶和水的质量远小于木板和弹簧秤的质量时，F1才可近似等于绳子拉力，此时aF1图线为一段倾斜的直线，当瓶和水的质量不远小于木板和弹簧的总质量时，绳子的拉力将小于F1，其加速度a随着F1的增大而减小，其aF1图线的斜率将逐渐减小，因而只有C项正确,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码相比，水的质量可以连续调节，因而F1的大小也可以连续调节，从而比较精确地测出摩擦力的大小和更方便地获取多组实验数据，故正确答案为B、C.,【案例2】(2010江苏高考)为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与
9、物体质量、物体受力关系”的实验装置(如图所示)实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力,(1)往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车_(填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点 (2)从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：,请根据实验数据作出小车的vt图象,(3)通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大你是否同意他的观点？请根据vt图象简要阐述理由 【解析】(1)(2)略 (3)由速度图象的斜率可以看出速度越大，加速度越小所以该同学分析合理,【答案】 (1)之前(2)如图所示 (3)同意在vt图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大,
