约4190字。
第5课时、实验:探究加速度与力和质量的关系
实验目的
1.学会用控制变量法研究物理规律.
2.探究加速度与物体质量、物体受力的关系.
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
1.用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M。
2.按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力).
3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态,这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受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定滑轮悬挂小盘,小盘里放砝码,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.计算小盘和砝码的重力,在小盘和砝码的质量远小于小车质量的条件下,可以认为等于小车所受的合外力,由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表(一)中.
5.改变小盘内砝码的个数,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,并将所对应的质量和加速度填入表(二)中.
表(一)
实验次数 1 2 3 4 5
a/(m•s-2)
小车受力F/N
表(二)
实验次数 1 2 3 4 5
a/(m•s-2)
小车、砝码总质量M/kg
1/M(kg-1)
数据处理
1.由表(一)数据画出a-F关系图象如图甲所示.
通过a-F关系图象,我们可以得出小车的加速度a与力F成正比.
2.由表(二)数据画出a-M图象及a-1M图象,如图乙、丙所示.
通过a-1M关系图象,我们可以得出小车的加速度a与质量的倒数1M成正比.
误差分析
1.因实验原理不完善引起的误差.
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