必修142实验探究加速度与力、质量的关系.ppt

2　 实验:探究加速度与力、质量的关系;【实验目的】 1学会用控制变量法探究物理规律。 2探究加速度与力、质量的关系。 3掌握利用图象处理数据的方法。 ;【实验原理】 1实验的基本思想——控制变量法 1保持研究对象即小车的质量不变,改变小桶内砂的质量,即改变作用力,测出小车的对应加速度,验证加速度是否正比于作用力。 2保持小桶中砂的质量不变,即保持作用力不变,改变研究对象的质量,测出对应不同质量的加速度,验证加速度是否反比于质量。;2三个物理量的测量 1小车质量的测量 利用天平测出,在小车上增减砝码可改变小车的质量。 2拉力的测量 当小桶和砂的质量远小于小车的质量时,可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力,即F≈mg。;3加速度的测量:逐差法。放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动。;【实验器材】 小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。;【实验过程】 一、实验步骤 0,并把数值记录下来。 ;2按图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,使小车在不挂小盘和砝码的情况下,能沿木板做匀速直线运动直到打点计时器打出的纸带上相邻点的间距相等。 4把小车停放在打点计时器处,挂上小盘和砝码,先接通电源后放开小车,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小盘和砝码的总重力m1g。;5保持小车的质量不变,改变小盘中砝码的质量,重复步骤4,多做几次实验,并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的总重力m2g、m3g… 6保持小车所受的合外力不变,在小车上加砝码,接通电源后放开小车,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小车和砝码的总质量M1。;7继续在小车上增加砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2、M3… =aT2或a= 求得小车的加速度a,将得到的数据填入相应表格中,以便进行数据验证。;二、数据处理 1把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中:;以a为纵坐标、F为横坐标,根据数据作a-F 图象,用曲线???合测量点,找出规律,分析a与F的关系。;2把不同质量的小车小车和砝码在相同力的作用下产生的加速度填在表中:;分别以a为纵坐标、M和 为横坐标,根据数据作a-M 图象和a- 图象,分析a与M的关系。;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。;【误差分析】 1实验原理不完善造成系统误差: 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,小盘和砝码的总质量越小于小车的质量,误差就越小。;2测量、操作不够准确造成偶然误差: 1质量的测量误差。;2纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。;3拉线或纸带不与木板平行会造成误差。 4平衡摩擦力不够或过度造成的误差,该误差使作出的图线在横轴或纵轴上产生截距。;【注意事项】 1实验中小车靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车。 2在平衡摩擦力时,不要悬挂小桶,但小车应连着纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔均匀,表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。;3改变砂的质量过程中,要始终保证小桶包括砂的质量远小于小车的质量。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。若遇到个别偏离较远的点可舍去。;类型一 实验操作 【典例1】用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下: 世纪金榜导学;A用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 B按图示安装好实验器材 C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶 D将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量;E保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验 F分析每条纸带,测量并计算出加速度的值 关系图象,并由图象确定a与M的关系;1该同学漏掉的重要实验步骤是_________,该步骤应排在_______步实验之后。? 2在上述步骤中,有错误的是_____________,应把______________改为　______。? 3在上述步骤中,处理不恰当的是_______,应把_______改为_______。?;【正确解答】实验中把小桶及其中砂子的重力看作与 小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故在悬挂砂 桶前