2015–2016学年高中物理4.2实验︰探究加速度与力、质量的关系课件新人教版必修1.ppt

* 第四章　牛顿运动定律 2　实验：探究加速度与力、质量的关系 * 实验目的和器材 实验原理 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． 探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——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F不变，探究加速度a与小车质量M的关系. 实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、薄木块. [要点归纳] 一、实验步骤 1．测量：用天平测出小车和重物(包括小盘)的质量分别为M、m，并把数值记录下来． 2．安装：按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，先接通电源再放开小车，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(包括小盘)受到的重力mg. 5．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M，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． 二、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： 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1 2 3 4 由以上数据画出它的a-F关系图象． 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： 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车质量M/kg 质量倒数/kg－1 1 2 3 4 由以上数据画出它的a-M图象及a-图象． 3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比． (2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比． 三、误差分析 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准、计数点间距测量不准 多次测量求平均值 小车所受拉力测量不准 尽量减小摩擦力的影响使细绳和纸带平行于木板 作图不准 使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去 系统 误差 小盘及重物的总重力代替小车所受的拉力 使小盘和重物的总质量远小于小车的质量 四、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，不管以后是改变小盘和重物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总质量远大于小盘和重物的总质量．只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等． 3．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手． 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对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑． [研习经典] 一、实验原理和步骤 [典例1]　图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小． (1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是(　　) A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 (2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是(　　) A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离