實驗報告 探究加速度與力、質量的關系

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1、 實驗報告 探究加速度與物體質量、物體受力的關系 實驗目的 1．學會用控制變量法研究物理規(guī)律． 2．探究加速度與物體質量、物體受力的關系． 3．掌握靈活運用圖象處理問題的方法． 實驗原理 探究加速度a與力F、質量M的關系時，應用的基本方法是__________，即先控制一個參量——小車的質量M不變，討論加速度a與力F的關系；再控制小盤和砝碼的質量不變，即力F不變，改變小車質量M，討論加速度a與質量M的關系． 實驗器材 打點計時器、復寫紙片和紙帶、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、______電源、______、砝碼、________、導線． 實驗步驟 一、測質量 1

2、．用天平測出小車和砝碼的總質量M，小盤和砝碼的總質量m，把測量結果記錄下來． 二、儀器安裝及平衡摩擦力 2．按圖1把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在車上，即不給小車加牽引力． 圖1 3．平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板．反復移動木板的位置，直至小車拖著紙帶在斜面上運動時可以保持__________運動狀態(tài)．這時，小車受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力__________的分力平衡． 三、保持小車的質量不變，研究a與F的關系 4．把細繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤，先__________再____________，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，打

3、完點后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標上紙帶號碼． 5．保持小車和砝碼的質量不變，在小盤里放入適量的砝碼，把小盤和砝碼的總質量m′記錄下來，重復步驟4.在小盤內再放入適量砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質量m″，再重復步驟4，重復三次，得到三條紙帶． 6．在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數點，測量計數點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值，并記錄在表格(一)內． 表(一) 實驗次數 加速度a/(m·s－2) 小車受力F/N 1 2 3 4 四、保持小盤和砝碼的質量不變，研究a與M的關系 7．保持小盤內的砝碼個數不變，在小車上放上砝碼改

4、變小車的質量，讓小車在木板上滑動打出紙帶．計算砝碼和小車的總質量M，并由紙帶計算出小車對應的加速度． 改變小車上砝碼的個數，重復步驟7，并將所對應的質量和加速度填入表(二)中． 表(二) 實驗次數 加速度a/(m·s－2) 小車和砝碼的 總質量M/kg 小車和砝碼總質量 1 2 3 數據處理 1．需要計算各種情況下所對應的小車加速度，可使用“研究勻變速直線運動”的方法：先在紙帶上標明計數點，測量各計數點間的距離，根據公式a＝計算加速度． 圖2 2．(1)根據表(一)，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力F，作用力的大小F等于

5、小盤和砝碼的總重力，根據實驗結果在坐標平面上描出相應的點，如果這些點是在一條過原點的直線上，便證明了加速度a與作用力F成正比．如圖2所示． (2)根據表(二)．用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和砝碼的質量M，根據實驗結果在坐標平面上描出相應的點，發(fā)現這些點落在一條類似反比函數的曲線上．我們猜想，a與M可能成反比．為了檢驗猜想的正確性，再用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和砝碼總質量的倒數，根據實驗結果在坐標平面上描出相應的點．如果這些點落在一條過原點的直線上，就證明了加速度與質量成反比．(如圖3所示) 圖3 結論：

6、 注意事項 1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是調出一個合適的斜面，使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受到的摩擦阻力．在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動． 2．實驗步驟2、3不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質量還是改變小車和砝碼的總質量，都不需要重新平衡摩擦力． 3．每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質量遠大于小盤和砝碼的總質量的條件下打出．只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視

7、為小車受到的拉力． 4．改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車． 誤差分析 1．質量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差． 2．因實驗原理不完善造成誤差：本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統誤差．小盤和砝碼的總質量越接近小車的質量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質量越小于小車的質量，誤差就越小． 3．平衡摩擦力不準確造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等．