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1、实验四验证牛顿运动定律,实验目的 1学会用控制变量法研究物理规律 2验证牛顿运动定律 3掌握利用图象处理数据的方法,实验原理 探究加速度a与力F及质量M的关系 时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系,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、砝 码、夹子、细绳、低压交流电源、导 线、天平(带有一套砝码)、刻度尺,实验步骤,图341,1用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0. 2把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，
2、把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路,3平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带穿过打点计时器的限位孔，将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，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这样小车所受重力沿木板的分力与小车所受滑动摩擦力平衡,在保证小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下，可以近似认为小盘和砝码的总重力大小等于小车所受的合外力的大小 4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，并把力和对应的加速度记录在纸带上(或表格中) 5改变小盘内砝
3、码的个数，重复步骤4，并多做几次,6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，让小车在木板上滑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,数据处理 1把小车在不同力的作用下产生的加速度填在下表中：,由以上数据画出它的aF关系图象如图342所示 通过aF关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比,图342,2把不同质量的小车在相同力的作用下产生的加速度填在下表中：,图343,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
4、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
5、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，可以采取下列措施：,(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，每隔四个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T0.1秒,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，盘和砝码的总质量越接近小车的质量，
6、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,实验改进 本实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，借助于计算机来处理,如图344所示为“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,图344,(1)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,图345,(2)改变所挂钩码的数
7、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aF关系图线(如图345所示) 分析此图线的OA段可得出的实验结论是_ _.,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,【解析】(1)在研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变，才能找出二者的关系 (2)OA段在实验的允许范围内，图线是一条直线，因此可得出a与F成正比的关系 由实验的原理,【答案】(1)小车的总质量(或：小车的质量) 小车所受外力(或：外力、合外力) (2)在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比C,(2012南京模拟)某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图346甲所示为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz),图346,(1)图乙所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2.(保留两位有效数字),图347,图348,【答案】见解析,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
