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1、
實驗報告 探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系
實驗目的
1.學會用控制變量法研究物理規(guī)律.
2.探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關系.
3.掌握靈活運用圖象處理問題的方法.
實驗原理
探究加速度a與力F、質(zhì)量M的關系時,應用的基本方法是__________,即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變,討論加速度a與力F的關系;再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變,即力F不變,改變小車質(zhì)量M,討論加速度a與質(zhì)量M的關系.
實驗器材
打點計時器、復寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、______電源、______、砝碼、________、導線.
實驗步驟
一、測質(zhì)量
1
2、.用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M,小盤和砝碼的總質(zhì)量m,把測量結果記錄下來.
二、儀器安裝及平衡摩擦力
2.按圖1把實驗器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細繩系在車上,即不給小車加牽引力.
圖1
3.平衡摩擦力:在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復移動木板的位置,直至小車拖著紙帶在斜面上運動時可以保持__________運動狀態(tài).這時,小車受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力__________的分力平衡.
三、保持小車的質(zhì)量不變,研究a與F的關系
4.把細繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤,先__________再____________,打點計時器在紙帶上打下一系列的點,打
3、完點后切斷電源,取下紙帶,在紙帶上標上紙帶號碼.
5.保持小車和砝碼的質(zhì)量不變,在小盤里放入適量的砝碼,把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來,重復步驟4.在小盤內(nèi)再放入適量砝碼,記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m″,再重復步驟4,重復三次,得到三條紙帶.
6.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分,標明計數(shù)點,測量計數(shù)點間的距離,算出每條紙帶上的加速度的值,并記錄在表格(一)內(nèi).
表(一)
實驗次數(shù)
加速度a/(m·s-2)
小車受力F/N
1
2
3
4
四、保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變,研究a與M的關系
7.保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變,在小車上放上砝碼改
4、變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動打出紙帶.計算砝碼和小車的總質(zhì)量M,并由紙帶計算出小車對應的加速度.
改變小車上砝碼的個數(shù),重復步驟7,并將所對應的質(zhì)量和加速度填入表(二)中.
表(二)
實驗次數(shù)
加速度a/(m·s-2)
小車和砝碼的
總質(zhì)量M/kg
小車和砝碼總質(zhì)量
1
2
3
數(shù)據(jù)處理
1.需要計算各種情況下所對應的小車加速度,可使用“研究勻變速直線運動”的方法:先在紙帶上標明計數(shù)點,測量各計數(shù)點間的距離,根據(jù)公式a=計算加速度.
圖2
2.(1)根據(jù)表(一),用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示作用力F,作用力的大小F等于
5、小盤和砝碼的總重力,根據(jù)實驗結果在坐標平面上描出相應的點,如果這些點是在一條過原點的直線上,便證明了加速度a與作用力F成正比.如圖2所示.
(2)根據(jù)表(二).用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示小車和砝碼的質(zhì)量M,根據(jù)實驗結果在坐標平面上描出相應的點,發(fā)現(xiàn)這些點落在一條類似反比函數(shù)的曲線上.我們猜想,a與M可能成反比.為了檢驗猜想的正確性,再用縱坐標表示加速度a,橫坐標表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù),根據(jù)實驗結果在坐標平面上描出相應的點.如果這些點落在一條過原點的直線上,就證明了加速度與質(zhì)量成反比.(如圖3所示)
圖3
結論:
6、
注意事項
1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是調(diào)出一個合適的斜面,使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受到的摩擦阻力.在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點的紙帶運動.
2.實驗步驟2、3不需要重復,即整個實驗平衡了摩擦力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力.
3.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出.只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視
7、為小車受到的拉力.
4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應盡量靠近打點計時器,并應先接通電源,再放開小車,且應在小車到達滑輪前按住小車.
誤差分析
1.質(zhì)量的測量誤差,紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差,拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差.
2.因實驗原理不完善造成誤差:本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力),存在系統(tǒng)誤差.小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量,誤差就越大;反之,小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越?。?
3.平衡摩擦力不準確造成誤差:在平衡摩擦力時,除了不掛小盤外,其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器),勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等.