1、实验四 验证牛顿运动定律 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 像 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
2、、薄木 块【 实验过程 】一、实验步骤1.测量质量 用天平测量小盘的质量 m0和小车的质量 M0。2.安装器材 按照如图所示装置把实验器材安装好 ,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上 (即不给小车牵引力 )。3.平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块 ,反复移动薄木块的位置 ,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态。4.让小车靠近打点计时器 ,挂上小盘和砝码 ,先接通电源 ,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑 ,打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力 ,即为小车所受的合外力 ,由纸带计算出小车的加速度 ,并把力和对应的加速度填入表 1中。5.改变小盘内砝码的个数 ,重复步骤 4
3、,并多做几次。6.保持小盘内的砝码个数不变 ,在小车上放上砝码改变小车的质量 ,让小车在木板上滑动打出纸带。计算砝码和小车的总质量 M,并由纸带计算出小车对应的加速度 ,并将所对应的质量和加速度填入表 2中。7.改变小车上砝码的个数 ,重复步骤 6,并多做几次。表 1实验 次数 加速度 a/ms -2 小 车 受力 F/N1234表 2实验 次数 加速度 a/ms -2 小 车 和砝 码 的 总质 量 M/kg1234二、数据处理1.计算加速度 先在纸带上标明计数点 ,测量各计数点间的距离 ,根据逐差法计算各条纸带对应的加速度。2.作图像找关系 根据记录的各组对应的加速度 a与小车所受牵引力
4、F,建立直角坐标系 ,描点画 a-F图像 ,如果图像是一条过原点的倾斜直线 ,便证明加速度与作用力成正比。再根据记录的各组对应的加速度 a与小车和砝码总质量 M,建立直角坐标系 ,描点画 a- 图像 ,如果图像是一条过原点的倾斜直线 ,就证明了加速度与质量成反比。【 误差分析 】1.因实验原理不完善引起误差。以小车、小盘和砝码整体为研究对象得 mg=(M+m)a;以小车为研究对象得 F=Ma;求得本实验用小盘和砝码的总重力 mg代替小车的拉力 ,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。小盘和砝码的总质量越小于小车的质量 ,由此引起的误差就越小。因此 ,满足小盘和砝码的总质量远小于小车的
5、质量的目的就是减小因实验原理不完善而引起的误差。2.摩擦力平衡不准确造成误差。在平衡摩擦力时 ,除了不挂小盘外 ,其他的均与正式实验一样 (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相邻两点间的距离相等。3.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、细绳或纸带不与木板平行等都会引起误差。【 注意事项 】1.平衡摩擦力在平衡摩擦力时 ,不要把悬挂小盘的细绳系在小车上 ,即不要给小车加任何牵引力 ,且要让小车拖着纸带匀速运动。2.不重复平衡摩擦力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。
