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,欢迎进入物理课堂,第四章牛顿运动定律,第二节实验：探究加速度与力、质量的关系,一、实验目的1探究加速度与力的关系2探究加速度与质量的关系3掌握利用图象处理数据的方法,二、实验原理1加速度是表示物体速度变化快慢的物理量根据事实经验，加速度与物体的质量有关物体受力一定时，质量越小，加速度就越大加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大,2控制变量法：加速度a和质量m、外力F都有关系研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受的力相同，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这种先控制某个参量不变，研究某两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法,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,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按下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)4将重物通过细绳系在小车上，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m0g5保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量重复步骤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,6保持小车所受合力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量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,五、数据处理1把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：,由以上数据画出它的aF关系图象如图所示通过aF关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比,2把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：,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质量远大于小盘和砝码的总质量只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等,3各纸带上的加速度都应是该纸带上的平均加速度4作图象时，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地对称分布在所作直线两侧离直线较远的点，可舍去不予考虑5小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放手,七、误差分析1质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差2因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小,3平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上点的距离相等,用如图所示的装置探究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系某位同学设计的实验步骤如下：A用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B按图安装好实验器材,对实验原理和步骤的考查,C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量E保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G作aM关系图象，并由图象确定aM关系,(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后(2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_(3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_,【题后总结】作函数图象时化曲线为直线可更直观地反映出两物理量的关系,【针对训练】1在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，重物的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出,(1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于重物的重力(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持重物的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与_的关系图象,(3)如图(a)所示为甲同学根据测量数据作出的aF图象，此图线说明实验存在的问题是_(4)乙、丙两同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aF图象如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？,某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图(交流电的频率为50Hz),对实验数据的处理,(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_m/s2(保留两位有效数字),【针对训练】2某同学用图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，当小车的质量一定时，测得小车的加速度a与拉力F的数据如下表：,(1)根据表中数据，在右图所示坐标系中作出图象(2)图线存在截距，其原因是_(3)由图象可得出的结论是_,解析：(1)以表中的数据为坐标，描点作图，拟合出直线(2)由图象可知，当细线的拉力增大到一定数值时才产生加速度，说明有阻力作用(3)所有点大致分布在一条直线上，所拟合的图线接近原点，因此可以认为a与F成正比,答案：(1)如图所示(2)水平面与小车之间存在摩擦力作用(3)在物体质量一定时，加速度与所受到的合外力成正比,谢谢观看！,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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