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1、一、【实验目的】一、【实验目的】定量分析定量分析定量分析定量分析定量分析定量分析a a a、F F F合合合合合合、mmm的关系。的关系。的关系。的关系。的关系。的关系。二、【实验原理】二、【实验原理】研究方法研究方法研究方法研究方法研究方法研究方法 ：控制变量法控制变量法控制变量法控制变量法控制变量法控制变量法 B B BF F F一定时，一定时，一定时，一定时，一定时，一定时，a a a与与与与与与mmm的定量关系的定量关系的定量关系的定量关系的定量关系的定量关系 A A Ammm一定时，一定时，一定时，一定时，一定时，一定时，a a a与与与与与与F F F的定量关系的定量关系的定量关系
2、的定量关系的定量关系的定量关系第1页/共16页实验设计实验设计:参考方案一：用参考方案一：用参考方案一：用打点计时器打点计时器打点计时器打点计时器打点计时器打点计时器探究探究探究小车小车小车小车小车小车：研究对象，可用天平称其质量研究对象，可用天平称其质量研究对象，可用天平称其质量M.M.M.打点计时器打点计时器打点计时器打点计时器打点计时器打点计时器：测量小车运动过程中的加速度测量小车运动过程中的加速度测量小车运动过程中的加速度a a a.砝码盘和砝码：砝码盘和砝码：砝码盘和砝码：砝码盘和砝码：砝码盘和砝码：砝码盘和砝码：重力重力重力mgmgmg提供拉力提供拉力提供拉力合力合力合力合力合力合
3、力F F F=?=?=?=?=?=?G GF FN NF Ff f第2页/共16页平衡摩擦力：平衡摩擦力：GGGG1 1F FN Nf fGG1 1平衡摩擦力平衡摩擦力 f f。当当当M mM mM m时，可时，可时，可近似近似近似认为小车所受的拉力认为小车所受的拉力认为小车所受的拉力T T T等于等于等于mg.mg.mg.第3页/共16页三、【实验器材】三、【实验器材】打点计时器，纸带及复写纸，小车，一打点计时器，纸带及复写纸，小车，一打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低
4、压交流电源，导线，天平，刻度尺交流电源，导线，天平，刻度尺交流电源，导线，天平，刻度尺四、【实验步骤】四、【实验步骤】1 1 1用天平测出小车、砝码的质量用天平测出小车、砝码的质量用天平测出小车、砝码的质量MMM和小盘和小盘和小盘与砝码的总质量与砝码的总质量与砝码的总质量mmm，把数据记录下来，把数据记录下来，把数据记录下来 2 2 2安装好实验装置，在小车上装好纸带，安装好实验装置，在小车上装好纸带，安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。度，平衡摩擦力。度
5、，平衡摩擦力。第4页/共16页【实验步骤】【实验步骤】3 3 3控制小车质量控制小车质量控制小车质量控制小车质量控制小车质量控制小车质量不变不变不变不变不变不变，用细线将小盘与小，用细线将小盘与小，用细线将小盘与小车相连（小盘质量远小于小车质量），打开打点车相连（小盘质量远小于小车质量），打开打点车相连（小盘质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。计时器，释放小车，测出一组数据。计时器，释放小车，测出一组数据。4 4 4改变小盘内砝码个数，多测几组数据。改变小盘内砝码个数，多测几组数据。改变小盘内砝码个数，多测几组数据。算出每条纸带对应的加速度的值，填入表格算出每条纸带对
6、应的加速度的值，填入表格算出每条纸带对应的加速度的值，填入表格（一）中。（一）中。（一）中。5 5 5保持小盘内砝码个数保持小盘内砝码个数保持小盘内砝码个数保持小盘内砝码个数保持小盘内砝码个数保持小盘内砝码个数不变不变不变不变不变不变，改变小车质，改变小车质，改变小车质量，再测几组数据。量，再测几组数据。量，再测几组数据。并将对应的质量和加速度的值，填入表格并将对应的质量和加速度的值，填入表格并将对应的质量和加速度的值，填入表格（二）中。（二）中。（二）中。第5页/共16页五、数据处理五、数据处理 1 1 1实验数据的记录处理：实验数据的记录处理：实验数据的记录处理：mmm一定，一定，一定，一
7、定，一定，一定，a a a与与与与与与F F F关系关系关系关系关系关系实验实验实验实验次数次数次数次数F(N)F(N)a(m/sa(m/s2 2)1 12 23 34 45 50.10 0.1460.20 0.3020.30 0.4280.40 0.5920.50 0.751F/NF/Na/ma/m s s-2-20.150.150.300.300.450.450.600.600.750.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5结论：结论：结论：结论：mm一定时，一定时，一定时，一定时，aF第6页/共16页数据处理数据处理 2 2 2实验数据的
8、记录处理：实验数据的记录处理：实验数据的记录处理：F F F一定，一定，一定，一定，一定，一定，a a a与与与与与与 mmm的关系的关系的关系的关系的关系的关系 次次次次数数数数m/kgm/kga/m s a/m s-2-21 10.4000.400 0.861 0.8612 20.5000.5000.6920.6923 30.7500.7500.4700.4704 41.0001.0000.3520.3525 51.2001.2000.2900.2901/m1/mkg kg-1-12.502.502.002.001.331.331.001.000.830.83m/kgm/kga/ms a/
9、ms-2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2a/a/msms -2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5/kg kg-1-1m m1 1结论：结论：结论：结论：F F一定时，一定时，一定时，一定时，a1/m第7页/共16页六、【注意事项】六、【注意事项】1 1 1在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细在平衡摩擦力时，不要把悬挂小
10、盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并线系在小车上，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要让小车拖着打点的纸带运动要让小车拖着打点的纸带运动 2 2 2每条纸带必须在满足小车与车上所加砝每条纸带必须在满足小车与车上所加砝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码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下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，小车受到的拉力才可视为等于打出只有如此，小车受到的拉力才可视为等于打出只有如此，小车受到的拉力才可视为等于小盘和砝码的总重力小盘和砝码的
11、总重力小盘和砝码的总重力 3 3 3改变拉力和小车质量后，每次开始时小改变拉力和小车质量后，每次开始时小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，再车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再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放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车第8页/共16页【注意事项】【注意事项】4 4 4作图象时，要使尽可能多的点分布在所作图象时，要使尽可能多的点分布在所作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在作直线上，不在直线上的点应尽
12、可能对称分布在作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧所作直线两侧所作直线两侧 5 5 5作图时两轴标度比例要选择适当，各量作图时两轴标度比例要选择适当，各量作图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，坐标点间距不须采用国际单位这样作图线时，坐标点间距不须采用国际单位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些至于过密，误差会小些至于过密，误差会小些 第9页/共16页七、【误差来源】七、【误差来源】1 1 1测量误差测量误差测量误差测量误差测量误差测量误差：（1 1 1）质量的测量）质量的测量）质量的测量 （2 2 2）打点间隔距离的测量）打点间隔距离的测量）
13、打点间隔距离的测量 2 2 2操作误差操作误差操作误差操作误差操作误差操作误差：（1 1 1）拉线或纸带不与木板平行）拉线或纸带不与木板平行）拉线或纸带不与木板平行 （2 2 2）倾斜角度不当，平衡摩擦力不准）倾斜角度不当，平衡摩擦力不准）倾斜角度不当，平衡摩擦力不准 3 3 3原理误差原理误差原理误差原理误差原理误差原理误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力到的拉力到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力码的总重力码的总重
14、力)，存在系统误差，存在系统误差，存在系统误差.第10页/共16页实验误差分析实验误差分析实验误差分析实验误差分析实验误差分析实验误差分析（1 1）【练【练【练313131】在在在“验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律验证牛顿第二定律”的实验中，的实验中，的实验中，实验装置如图（实验装置如图（实验装置如图（1 1 1）所示，有两位同学通过测量作出）所示，有两位同学通过测量作出）所示，有两位同学通过测量作出a a aF F F图象，如下图（图象，如下图（图象，如下图（2 2 2）所示甲、乙中的）所示甲、乙中的）所示甲、乙中的A A A、B B B图线图线图线试分析：试分析：试分析：（2 2）A A
15、A图线不通过坐标原点的原因是图线不通过坐标原点的原因是图线不通过坐标原点的原因是_；A A A图线上部弯图线上部弯图线上部弯曲的原因是曲的原因是曲的原因是_。没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够未满足盘和砝码质量远小于小车质量未满足盘和砝码质量远小于小车质量未满足盘和砝码质量远小于小车质量未满足盘和砝码质量远小于小车质量未满足盘和砝码质量远小于小车质量未满足盘和砝码质量远小于小车质量 B B B图线在纵轴上有截距的原因是？图线在纵轴上有截距的原因是？图
16、线在纵轴上有截距的原因是？平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面向下分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，向下分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，向下分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，向下分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，向下分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，向下分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，小车已有加速度小车已有加速度小车已有加速度小车已有加速度小车已有加速度小车已有加速
17、度第11页/共16页 【题【题【题5 5 5】为了探究加速度与力的关系，使用如图所为了探究加速度与力的关系，使用如图所为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验其中示的气垫导轨装置进行实验其中示的气垫导轨装置进行实验其中G GG1 11、G GG2 22为两个光电为两个光电为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1G1G1、G GG2 22光光光电门时，光束被遮挡的时间电门时，光束被遮挡的时间电门时，光束被遮挡的时间ttt1 11、ttt2 22都可以被测量并都可以被测量并都可以被测量并记录
18、，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为为为MMM，挡光片宽度为，挡光片宽度为，挡光片宽度为D D D，光电门间距离为，光电门间距离为，光电门间距离为x x x，牵引砝码，牵引砝码，牵引砝码的质量为的质量为的质量为m.m.m.回答下列问题：回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使
19、使使使使使气垫导轨水平气垫导轨水平气垫导轨水平气垫导轨水平气垫导轨水平气垫导轨水平，在不增加，在不增加，在不增加 其他仪器的情况下，如何其他仪器的情况下，如何其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？判定调节是否到位？判定调节是否到位？解析：解析：解析：解析：解析：解析：(1)(1)(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，MMM应能在任应能在任应能在任应能在任应能在任应能在任意位置静止不动，或推动意位置静止不动，或推动意位置静止不动，或推动
20、意位置静止不动，或推动意位置静止不动，或推动意位置静止不动，或推动MMM后能使后能使后能使后能使后能使后能使MMM匀速运动匀速运动匀速运动匀速运动匀速运动匀速运动(ttt1 11=t=t=t2 22)直接测量直接测量直接测量直接测量直接测量直接测量光电门光电门光电门第12页/共16页 (2)(2)(2)若取若取若取若取若取若取MMM0.4 kg0.4 kg0.4 kg，改变，改变，改变mmm的值，进行多次实验，的值，进行多次实验，的值，进行多次实验，以下以下以下mmm的取值不合适的一个是的取值不合适的一个是的取值不合适的一个是_ A A Ammm1 115 g5 g5 gB B Bmmm2 2
21、215 g15 g15 g C C Cmmm3 3340 g D40 g D40 g Dmmm4 44400 g400 g400 g解析：解析：解析：解析：解析：解析：(2)(2)(2)应满足应满足应满足应满足应满足应满足MMMmmm，故，故，故，故，故，故mmm4 44400 g400 g400 g不合适不合适不合适不合适不合适不合适D D (3)(3)(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，
22、求得的加速度的表达式为加速度，求得的加速度的表达式为加速度，求得的加速度的表达式为加速度，求得的加速度的表达式为加速度，求得的加速度的表达式为加速度，求得的加速度的表达式为_由：由：由：由：由：由：v v v1 11D/tD/tD/t1 11，v v v2 22D/tD/tD/t2 22，v v v2 222 22v v v1 112 222ax2ax2axa a=()()()()D Dtt2 22 2D Dtt1 12 22x2x可得：可得：可得：可得：直接测量直接测量直接测量直接测量直接测量直接测量光电门光电门光电门第13页/共16页小结：明确几个问题小结：明确几个问题小结：明确几个问题小
23、结：明确几个问题 1 1 1怎么设计这个实验怎么设计这个实验怎么设计这个实验?（1 1 1）测量哪些量）测量哪些量）测量哪些量?（2 2 2）怎么测量）怎么测量）怎么测量?a a、F F合合、mmmmm：a a a：F F F合合合：天平天平天平求出物体所受求出物体所受求出物体所受的合力的合力的合力 2 2 2如何由实验得出结论如何由实验得出结论如何由实验得出结论?数据处理：数据处理：数据处理：数据处理：数据处理：数据处理：mmm不变时，不变时，不变时，a a a与与与F F F关系；关系；关系；F F F不变时，不变时，不变时，a a a与与与mmm关系。关系。关系。第14页/共16页如何测量加速度如何测量加速度a a？构建一匀变构建一匀变速直线运动速直线运动1.1.直接测量直接测量2.2.间接比较间接比较打点计时器打点计时器光电门光电门对应对应仪器仪器 a a与与x x成正比成正比,用用x x比比较较a a的大小的大小控制运动时间控制运动时间t t相同相同第15页/共16页感谢您的观看！第16页/共16页