第三章 实验四 探究加速度与力、质量的关系-【高考前沿】2023高考物理第一轮复习·超级考生备战高考

牛顿运动定律《第三章 z444/WWW【实验课程探究】 实验四 探究加速度与力、质量的关系 基X础X必X备X落X实 JICHU BIBEI LUOSHI 一、实验目的 小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一 1.学会用控制变量法研究物理规律. 条纸带.计算小盘和砝码所受的重力，即为 2.探究加速度与力、质量的关系. 小车所受的合力，由纸带计算出小车的加速 3.掌握利用图像处理数据的方法. 度，并把力和对应的加速度填入表（一）中 二、实验原理 改变小盘内砝码的个数，并多做几次实验. 1.实验原理图 (2)保持小盘内的砝码个数不变：在小车上 知绳 纸带 放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上 海 运动打出纸带.计算车上砝码和小车的总质 量M,并由纸带计算出小车对应的加速度， 端有 小 盘定滑轮 打点计时器 并将所对应的质量和加速度填入表（二）中， 的长木板 砝码 实验台 改变小车上砝码的个数，并多做几次实验. 表（一） 2.实验思路 实验次数 加速度a/(m·s2) 小车受力F/N 采取控制变量法，即先控制一个参量—一小 车的质量M不变，探究加速度a与力F的 关系；再控制小盘和砝码的质量不变，即力 2 不变，探究加速度a与小车质量M的关系. 三、实验器材 小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木 4 板、薄木块、打点计时器、低压交流电源、导 线、纸带、复写纸、托盘天平、米尺 表（二） 四、实验步骤 小车和车上 小车和车上砝 实验 加速度a/ 1.称量质量 砝码的总质 码的总质量的 次数(m·s2) 用天平测小盘的质量m。和小车的质量M. 量M/kg 倒数7/kg 2.安装器材 按照实验原理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 2 3.平衡摩擦力 3 在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块 4 薄木块，反复移动薄木块的位置，直至小车 在不挂小盘和砝码的情况下能沿木板做匀 五、数据处理 速直线运动为止， 1.计算加速度 4.测量加速度 在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距 (1)保持小车的质量不变：把小车靠近打点 离，根据逐差法计算各条纸带对应的加 计时器，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让 速度 LEAEE 65 LAAZDEE 高考前沿·一轮总复习物理 2.图像法处理实验数据 接通打点计时器等)，小车匀速运动的标志 作图像找关系：根据记录的各组对应的加速 是打点计时器打出的纸带上各相邻两点间 度a与小车所受的合力F,建立直角坐标 的距离相等 系，描点画F图像，如果图像是一条过坐 3.其他因素引起的误差 标原点的倾斜直线，便证明加速度与合力成 质量的测量、打点计时器打点时间间隔不 正比.再根据记录的各组对应的加速度a与 等、纸带上各点距离的测量、细绳或纸带不 小车和砝码总质量M,建立直角坐标系，描 与木板平行等都会引起误差. 点画女图像，如果图像是一条过坐标原点 七、注意事项 1.平衡摩擦力 的倾斜直线，就证明了加速度与质量成 在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系 反比 在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并 六、误差分析 要让小车拖着纸带匀速运动.平衡了摩擦力 1.因实验原理不完善引起的系统误差 后，不论实验中是改变小盘和砝码的总质量 以小车、小盘和砝码整体为研究对象得mg 还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重 =(M+m)a,以小车和车上砝码为研究对 新平衡摩擦力。 象得F=Ma,求得 2.实验条件 F M M+m ·ng 每条纸带都必须在满足小车和车上砝码的 1+ ·ngmg. 质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下 本实验用小盘和砝码所受的总重力mg代 打出.只有如此，小盘和砝码的总重力才可 替对小车和车上的砝码的拉力，而实际上小 视为等于小车和车上砝码受到的拉力， 车和车上砝码所受的拉力要小于小盘和砝 3.一先一后一按住 码所受的总重力.小盘和砝码的总质量越小 改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应 于小车和车上砝码的质量，由此引起的误差 尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后 就越小.因此，满足小盘和砝码的总质量远 放开小车，且在小车到达定滑轮前按住 小于小车和车上砝码的质量，就是为了减小 小车 因实验原理不完善而引起的误差。 4.作图 2.摩擦力平衡不准确造成的误差 作图时，两坐标轴的比例要适当，要使尽可 在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的 能多的点落在所作直线上，不在直线上的点 均与实验规范操作一致（比如要挂好纸带， 应尽可能对称地分布在所作直线两侧。 关X键X能X力提升) GUANJIAN NENGLI TISHENG [教材原型实验] [例1]图甲为验证牛顿第二定律的实验装 电源 小车 置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz 打点计时器 纸带 的交流电源，打点的时间间隔用△表示.