探究加速度 与力 质量的关系

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1、实验四探究加速度与力、质量的关系要点归纳【实验目的】1.学会用控制变量法研究物理规律;2.验证牛顿第二定律;3.掌握利用图象处理数据的方法.【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、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺、砝码.【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和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和砝码的总重力),存在系统误差.小盘和砝码的总质量越接近小车的质量,误差就越大;反之,小

2、盘和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各点的距离相等.【注意事项】1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力.在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着打点的纸带运动.2.实验步骤2、3不需要重复,即整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力.3

3、.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.4.改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达滑轮前按住小车.5.作图象时,要使尽可能多的点分布在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.6.作图时两轴标度比例要选择适当,各量须采用国际单位.这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会小些.7.为提高测量精度(1)应舍掉纸带上开头比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个起点.(2)可以把每打五次点的时间作为时间单位,即从开始

4、点起,每五个点标出一个计数点,而相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s.【例1】(2008·宁夏·22Ⅱ)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数.实验装置如图2所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点(1)下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图

5、3所示.根据图中数据计算的加速度a=(保留三位有效数字).图3(2)回答下列两个问题:①为测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的有.(填入所选物理量前的字母)A.木板的长度lB.木板的质量m1C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3E.滑块运动的时间t②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是.(3)滑块与木板间的动摩擦因数μ=(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g).与真实值相比,测量的动摩擦因数(填“增大”或“偏小”).写出支持你的看法的一个论据:.【例2】某学习小组的同学在用打点计时器探究物体的加速度与物体的质量之间的关系实验中,不改变拉力,只改变物体的质量,得到了如下

6、表所示的几组数据,其中第3组数据还未算出加速度,但对应该组已打出了纸带,如图4所示(长度单位:cm),图中各点为每5个打点选出的计数点(两计数点间还有4个打点未标出).图4实验次数123456小车质量(g)200300400500600700小车加速度(m/s2)2.001.330.790.670.40小车质量的倒数(kg-1)5.003.332.502.001.671.00(1)请由纸带上的数据,计算出缺少的加速度值并填入表中(小数点后保留两位数).(2)请在图5中建立合适的坐标,将表中各组数据用小黑点描在坐标纸上,并作出平滑的图线.(3)由图象得出的结论是:.图5【例3】如图6

7、,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(x-t)图象和速率—时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h.(取重力加速度g=9.8m/s2,结果可保留一位有效数字).图6(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如图7所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a=m/s2,摩擦力对滑块A运动的影响.(填“明显,不可忽略”