学生实验二(A) 用打点计时器研究加速度与力和质量的关系

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,物理,（通用类）,学生实验二（,A,）,使用打点计时器研究,加速度与力和质量的关系,一、实验目的,二、实验器材,三、实验原理,四、实验步骤,五、实验结论,六、注意事项,七、思考题,3,学习用控制变量的方法研究物理规律。,打点计时器、学生电源、导线、纸带、复写纸、刻度尺、滑板、小车各一个，砝码若干。,实验目的,1,用打点计时器测量物体运动的瞬时速度和加速度；,2,用打点计时器研究加速度与作用力、质量的关系；,实验器材,用砝码拖动小车在滑板上运动，用打点计时器测出小车的加速度，从而研究加速度与力和质量的关系。,打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为,4,6 V,。当电源的频率是,50 Hz,时，它每隔,0.02 s,打一个点，其构造如下图所示。,实验原理,通电前，先在打点计时器上装上纸带，并把复写纸片压在纸带上。然后把线圈与,50 Hz,、,4,6 V,的交流电源接通，振片振动起来。每,0.02 s,振针压打复写纸一次，若纸带此时在复写纸下通过，将在纸带上打出一系列小点，相邻两点间的时间间隔是,0.02 s,。我们对纸带上这些点之间的距离进行测量，就可以定量地研究物体的运动规律。,在纸带上从某点开始，每隔,5,个间距且连续的点分别标记为,0,、,1,、,2,、,3,等计数点，如下图所示，则相邻两个计数点之间的时间为,t,0.02 s5,0.1 s,。,这样来计算小车的加速度：,设小车做匀加速直线运动，加速度为,，相应于,0,、,1,、,2,、,3,各点的瞬时速度分别为,v,0,、,v,l,、,v,2,、,v,3,在各计数点间的位移分别为,s,1,、,s,2,、,s,3,根据匀变速直线运动的规律，我们可以这样来计算各点的瞬时速度：,1,将滑板放在桌上，使滑轮伸出桌面。把打点计时器固定在滑板另一端，连接好电路。将穿过打点计时器的纸带固定在小车上。,实验步骤,2,将滑板在桌面内的一端略微垫高一些，用以平衡摩擦力。接通打点计时器的开关，用手轻推小车，使打点计时器在纸带上打下一系列小点。检查小点分布，调节滑板所垫高度，直至轻推小车，打点计时器能在纸带上打下间隔均匀的一系列小点。,3,将细线一端拴在小车上，经过滑轮后另一端挂上一个钩码。将另一个钩码放在小车上，使其与小车一起运动。接通打点计时器的开关，让小车在一个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，询问老师实验小车、钩码的质量，将数据填入下面的表中。计算结果，完成实验表,2-1,。,实验表,2-1,用一个钩码拉小车,拉力,F,1,_,N,，小车和两个钩码的质量,m,1,=_,kg,相邻两个计数点之间的时间,t,=_,s,s,/m,a,1,/,（,m,s,-2,）,a,1,/,（,m,s,-2,）,a,1,/,（,%,）,4,将另一个钩码从小车上取下，也挂在细线上。接通打点计时器的开关，让小车在两个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，再获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，将相关数据填入下面的表中。计算结果，完成实验表,2-2,。,s,/m,a,2,/,（,m,s,-2,）,a,2,/,（,m,s,-2,）,a,2,/,（,%,）,实验表,2-2,用两个钩码拉小车,拉力,F,2,_,N,，小车和两个钩码的质量,m,2,=_,kg,相邻两个计数点之间的时间,t,=_,s,5,在小车上增加质量与小车相近的砝码，将两个钩码挂在细线上。接通打点计时器的开关，让小车及其上的砝码在两个钩码的重力作用下做匀加速直线运动，再获得一条打点纸带。对纸带进行处理、测量，将相关数据填入下面的表中。计算结果，完成实验表,2-3,。,实验表,2-3,用两个钩码拉增加质量的小车,拉力,F,3,_,N,，小车、砝码和两个钩码的质量,m,3,=_,kg,相邻两个计数点之间的时间,t,=_,s,s,/m,a,3,/,（,m,s,-2,）,a,3,/,（,m,s,-2,）,a,3,/,（,%,）,实验结论,1,实验表,2-1,与实验表,2-2,的比较：,实验表,2-1,m,1,=,F,1,a,1,实验表,2-2,m,2,=,F,2,a,2,结论：,2,实验表,2-2,与实验表,2-3,的比较：,结论：,实验表,2-2,F,2,m,2,=,a,2,m,2,a,2,实验表,2-3,F,3,m,3,=,a,3,m,3,a,3,1,学生电源要给打点计时器提供适当的工作电压；,2,打点计时器在滑板上的位置要放正，以便纸带能顺畅地通过；,3,纸带要压在复写纸下面，并且复写纸能顺畅地绕定轴转动；,4,要平衡摩擦力，使小车在无拉力作用下能做匀速直线运动；,注意事项,5,钩码的质量要远小于小车的质量；,6,小车被拉到滑轮附近时，要将小车拦住，防止小车撞击滑轮或跌落。,思考题,1,在实验步骤,3,中，当用一个钩码拖拽小车时，为什么要将另一个钩码放在小车上？,2,本实验的误差主要产生在什么地方？,