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1、一、实验目的一、实验目的1.探究加速度与力的定量关系。2.探究加速度与质量的定量关系。第1页/共29页二、实验原理控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系。(1)(1)探究加速度与力的关系的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。(2)(2)探究加速度与质量的关系的基本思路：保持物体所受的力不变，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。第2页/共29页 (3)(3)实验方案：这个实验中需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量。质量用天平测量，因此本实
2、验要解决的主要问题是怎样测量加速度和物体所受的力。怎样测量(或比较)物体的加速度：在运动物体上安装一条穿过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。在这个实验中也可以测加速度与其他量之间的比例关系。测量不同情况下(即不同受力、不同质量时)物体加速度的比值就可以了。第3页/共29页怎样提供和测量物体所受的恒力：设计的实验装置如图所示。第4页/共29页平衡摩擦力纸带穿过打点计时器。a.a.为了消除摩擦力对小车的影响，可将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用小车的重力的分力来抵消它所受到的摩擦力，直到小车不挂重物时能在木板上匀速运动为止。b.b.当挂上重物时，只要重物的质量远小于小车的质量，那么
3、我们可近似认为托盘和砝码所受的重力大小等于小车所受的合力的大小。增减盘中砝码的个数可改变小车所受到的合力。第5页/共29页三、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。第6页/共29页四、实验步骤(1)用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。(2)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，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。第7页/共29页(4)将重物通过细
4、绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。(5)保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤(4)，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带及重物的重力m1g、m2g、第8页/共29页(6)保持小车所受合外力不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M1，接通电源，放开小车用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。(7)继续在小车上加放砝码，重复步骤(6)，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。第9页/共29页五、数据处理(1)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算出加速度a。(
5、2)当小车质量M不变时，将每次测出的小车受到的合外力F和相应的加速度a的值填入下表。第10页/共29页表1：M不变，加速度a与受力的关系实验次数实验次数n小车受力小车受力F/N加速度加速度a/(ms2)12345第11页/共29页(3)当小车所受合外力不变时，将每次测量的小车质量M和加速度a的值填入下表。表2：F不变，加速度与质量的关系实验次数实验次数n小车质量小车质量M/kg加速度加速度a/(ms2)12345第12页/共29页(5)分析(a)、(b)、(c)三个图像，得出结论。第13页/共29页六、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，不管以后是改变盘和砝码的质量还
6、是改变小车及砝码的质量，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)每次释放小车时，小车应靠近打点计时器并且先接通电源再放小车，当小车靠近滑轮时用手按住小车。第14页/共29页(4)各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度。(5)作图像时，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。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。第15页/共29页七、误差分析(1)(1)在实验中，我们认为钩码的重力就等于小车所受的合力。但这是有误差的，只有在小车质量比较大，钩码重力比较小，且长木板合理倾斜的情况下，实验结果才比较
7、理想。(2)(2)质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。(3)(3)平衡摩擦力不准而造成误差。(4)(4)描点作图时存在误差。第16页/共29页其它实验方案 1：设计对比实验第17页/共29页（一）实验方案原理x1x2F1F2在相同的时间内，两小车移动的距离分别为:a1/a2=x1/x2测量出 x1、x2 1.控制 m 不变，探究 a 与 F 的关系。2.同理，控制 F 相同，探究 a与 m 的关系。第18页/共29页 保持物体的保持物体的质量不变质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系度，分析加速度
8、与力的关系小车质量小车质量 M=g，车上砝码质量，车上砝码质量 m=g，小盘质量，小盘质量 M=g次次数数小车小车 1小车小车 212345位移位移x1/cm位移位移x2/cm(M+m2)(表示表示F2大小大小)盘中砝码盘中砝码m2300 0 10 5020304060盘中砝码盘中砝码m1 (M+m1)(表示表示F1大小大小)70第19页/共29页F2/F1x2/x1O次次数数1234x2x1F2F1结论：结论：m 一定时，一定时，a FaFa1a2第20页/共29页 保持物体所受的保持物体所受的力相同力相同，测量不同质量的物体在该力作用，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
9、量的关系下的加速度，分析加速度与质量的关系小车质量小车质量 M=g，小盘质量，小盘质量 m=g，盘中砝码质量，盘中砝码质量 M=g次次数数小车小车1小车小车212345位移位移x1/cm位移位移x2/cmM+m2 车上砝码车上砝码m2300 6 50 10050150200250车上砝码车上砝码m1M+m1300小车小车 1 质量质量 M1小车小车 2 质量质量 M2第21页/共29页x2/x1O次次数数1234M2/M1x2x1M2M1M1/M2M1M2a1a2x2/x1Om1a结论：结论：F 一定时，一定时，a 1/m第22页/共29页其它方案2：用气垫导轨探究加速度与力、质量的关系(1)
10、实验设计：让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动，记录下滑块通过光电门的速度、砝码的质量、两光电门间的距离。保持滑块质量不变，通过增加(或减少)砝码的数量来改变拉力的大小。重复实验3次。第23页/共29页第24页/共29页第25页/共29页(3)数据的分析：设计实验表格，将滑块质量不变时的实验数据记入表格并进行分析。砝码砝码的质的质量量m/kg滑块所滑块所受拉力受拉力大小的大小的近似值近似值F/N滑块通过滑块通过光电门光电门1的速度的速度v1/(ms1)滑块通过滑块通过光电门光电门2的速度的速度v2/(ms1)两光电两光电门间的门间的距离距离x/m滑块加速度滑块加速度的计算值的计算值a/(ms2)第26页/共29页第27页/共29页我们认为砝码的重力等于滑块所受到的拉力，但这是有条件的，即滑块的质量比砝码的质量大得多，滑块的加速度不能太大。第28页/共29页2/14/2023感谢您的观看。第29页/共29页