加速度质量力的关系

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1、第4讲　实验四：验证牛顿运动定律什么是物体运动状态的改变？根据牛顿第一定律，物体运动状态改变的原因是什么？复习思考：物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化力是改变物体运动状态的原因力运动状态变化速度变化产生加速度力是产生加速度的原因1、研究目的：定量分析a、F、m的关系2、研究方法：控制变量法A、m一定时，a与F的定量关系B、F一定时，a与m的定量关系一、实验探究a、F、m的关系如何求a、F、m？二、实验原理本实验第一部分保持小车的质量M不变，改变小桶的质量m的大小，测出相应的加速度a，验

2、证a与F的关系；第二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系．利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动，采用控制变量法法研究上述两组关系．如图3－4－1所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力被平衡，使得小车M和小桶m都做加速运动．对小桶：mg－T＝ma，①对小车：T＝Ma，②三、实验器材打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有滑轮的长木板、小桶、细绳、砂、低压交流电源、天平、刻度尺、砝码等．四、实验步骤及器材调整1．用天平分别测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来

3、．2．按图3－4－2所示把实验器材安装好．3．平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂小桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止．4．将小桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，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．5．保持小车的质量不变，改变小桶中的砂量，重复步骤4，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测出加速度a.7．建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表

4、示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系．8．保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤5,6，验证a与M的关系．五、注意事项1．平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应该连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表示小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡．2．不重复平衡摩擦力：平衡了摩擦力后，不管以后是改变小桶和砂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．实验条件：M≫m.只有

5、如此，小桶和砂的总重力才可视为小车受到的拉力．4．一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车且应在小车到达滑轮前按住小车．5．作图：作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位，并尽可能多的在所作的直线上，不在直线上的点尽可能对称分布在直线的两侧，个别误差较大的点应舍去．六、数据处理及误差分析1．因实验原理不完善引起的误差．本实验用小桶和砂的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小桶和砂的总重力．2．摩擦力平衡不准确、质量测

6、量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．3．在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用1/M表示，这样才能使图象更直观．【跟踪训练】1．(多选)某同学设计了一个探究小车加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，如图3－4－3所示为实验装置简图．他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是()A．要平衡摩擦力B．实验时不需要平衡摩擦力C．钩码的重力要远小于小车的总重力D．实验进行时应先释放小车再接通电源2．用如图3－4－

7、4甲所示的实验装置来验证牛顿第二定律，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力．(1)某同学平衡摩擦力时是这样操作的：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图乙所示，直到小车由静止开始沿木板向下滑动为止．请问这位同学的操作是否正确？如果不正确，应当如何改正？答：_______________________.(2)如果这位同学先如(1)中的操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到M(小车质量)保持不变情况下的a－F图线是下图中的________(将选项代号的字母填在横线上

8、)．(3)打点计时器使用的交流电频率f＝50Hz.如图3－4－5所示是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每2点之间还有4个点没有标出．写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a＝_____________________.根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)．