第四章牛顿运动定律

第四章牛顿运动定律 第2节实验: 探究加速度与力、质量的关系

一.实验方法 控制变量法: 实验1：保持物体质量M不变时，探究物体加速度a与所受合力F的变化关系实验2：保持物体所受合力F不变时，探究物体加速度a与质量M的变化关系

二.实验方案设计 方案中需要解决的三个问题: 1.怎样提供可以改变的合力F使物体产生加速度并对合力F的大小进行测量？ 2.怎样改变物体的质量M并进行测量？ 3.怎样测量或比较物体的加速度a的大小？

参考方案一 两辆小车、夹子一端带两个滑轮的长木板、细线、砝码、砝码盘、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。

参考方案二 小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、沙桶、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。用天平测出小车的质量M 钩码的总重力G当作小车受到的拉力F 从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a

采用方案 本次实验采用目前国内中学实验室最先进的光电门传感器完成 1.使用重物（空桶加小砝码）通过细绳和定滑轮给物体提供拉力，在平衡摩擦力后可以近似认为重物的重力大小等于物体所受合力大小

采用方案 N f Gsinθ θ G Gcosθ 如何平衡摩擦力？可把滑板倾斜成斜面，调整斜面倾角使重力沿斜面向下的分力和摩擦力平衡，如图所示：

采用方案 本次实验采用目前国内中学实验室最先进的光电门传感器完成 1.使用重物（空桶加小砝码）通过细绳和定滑轮给物体提供拉力，在平衡摩擦力后可以近似认为重物的重力大小等于物体所受合力大小 2.通过加减钩码改变小车总质量M

实验装置 光电门2 光电门1 钩码遮光片：0.02m 砝码质量 5g 10g 3.利用光电门测量加速度原理： a =（v2-v1）/t12 = (0.02/t2-0.02/t1)/t12 桶重:0.05N

三.实验步骤及注意事项 实验1： 1.打开通用软件，应用光电门平衡摩擦力（平衡后不能再移动滑板） 2.调用数据记录表（a与F的关系模板） 3.点击数据记录中的“开始”，使塑料空桶拉着小车加速运动通过两个光电门，点击数据记录中的“结束”，自动记录一组数据后手动录入重物总拉力。 4.在空桶内加入小砝码改变重物拉力，再做三次。（释放小车前注意检查拉绳是否还在滑轮上） 5.做完四组数据后观察a和F的关系，应用图像法做定量分析（点击“绘图”，选择F为X坐标，a为Y坐标，画出离散点，然后点击“拟合”，选择线性拟合，画出a-F图像。）

三.实验步骤及注意事项 实验2： 1.关闭实验1的图像，调用数据记录表（a与M的关系模板） 2.点击数据记录中的“开始”，使塑料空桶拉着小车加速运动通过两个光电门，点击数据记录中的“结束”，自动记录一组数据后手动录入小车总质量 3.在小车上加上钩码改变小车总质量，再做三次。（释放小车前注意检查拉绳是否还在滑轮上） 4.做完四组数据后观察a和M的关系，应用图像法做定量分析（点击“绘图”，选择F为X坐标，a为Y坐标，画出离散点，然后点击“拟合”，选择反比拟合，画出a-M图像。）

四.实验结论 实验结论: • 1.物体质量M不变时，.物体加速度a与所受合力F成正比 • 2.物体所受合力F不变时，物体加速度a与质量M成反比

五. 误差分析 请思考：本实验误差的来源主要有哪些？分别该如何尽量减小？

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