加速度与力质量的关系.doc

探究加速度与力、质量的关系学校：东北师范大学学院：物理学院专业：物理学（公费师范）姓名：王天舒学号：20120128242015年5月13日探究加速度与力、质量的关系一、实验目的 利用力学小车，电磁打点计时器等探究物体的加速度与其自身质量及所受外力的关系。二、实验器材 力学小车、打点计时器、学生电源、砂袋（质量与小车相同）、记录纸带、橡皮条、直尺等以及中学物理现行的实验装置三、实验方法 控制变量法：1、 保持运动物体质量一定时，研究加速度和力的关系2、 保持运动物体受力一定时，研究加速度和质量的关系（1） 方法一 将小车放在的木板上，一端用重物牵拉，另一端连接纸带，打点计时器。（2） 方法二 在水平桌面上，放一能载重物的力学小车，把橡皮条的一端挂在小车前面，另一端挂在木尺（或长木板条）的小钉上，实验者两手执尺，沿小车前进方向移动手中的木尺，这样利用橡皮条伸长时所具有的弹力就可以使小车运动，这是该实验的重要特点。通过控制牵引小车前进时使橡皮条伸长长度保持不变来实现。首先在木尺上的适当位置上画一标记，拉动小车行进过程中让该标记始终对准小车上的一个标记，就可以保证橡皮条的伸长长度不变了。要做到这一点，在实验前必须反复练习直到掌握为止。还要注意拉小车时木尺不要直接接触小车。将记录纸带用透明胶带粘到小车后端，并使纸带穿过打点计时器的复写纸下先将小车挨着打点计时器停靠，接通电源后，用上述方法拉动小车，就可以在纸带上打出一系列的点4、 实验步骤（1） 方法一 1、在小桶中先放一片铁片，拉动空载小车 2、再在小桶中放入三片铁片拉动空载小车 3、在小桶中放入三片铁片拉动放有一个钩码的小车 4、分析整理上述三种情况打出的记录纸带，把测量得的时间与位移及速度、外力、质量列表记录，在坐标纸上绘出速度-时间的图线（2） 、方法二 1、先用一根橡皮条拉动空载小车 2、再挂上一根与第一根相同的橡皮条拉小车，并且要与用一根时的伸长长度相同，以保证拉力是成比例增加 3、在小车上放置一个与小车质量相同的沙袋，同样用上述方法拉动小车 4、分析整理上述三种情况打出的记录纸带，把测量得的时间与位移及速度、外力、质量列表记录，在坐标纸上绘出速度-时间的图线。5、 数据处理方法一：1、 悬挂一个铁片时间t/s0.60.811.21.41.61.822.2速度V/cm/s6.257.759.4511.11314.616.418.3520.12、悬挂三个铁片t/s0.60.811.21.41.61.822.2V/cm/s7.59.751214.517.22022.725.228.13、 悬挂三个铁片加重物t/s0.60.811.2V/cm/s23.130.6537.6544.66方法二：1、 使用一个橡皮筋t/s0.811.21.41.61.8V/cm/s9.2511.913.715.817.5519.452、使用两个橡皮筋t/s22.22.42.62.833.23.43.6V/cm/s13.515.717.919.821.422.523.524.6263、 使用两个橡皮筋加重物t/s1.61.822.22.42.62.83V/cm/s9.410.4512.2512.613.314.716.117.35结论：质量一定，加速度与力成正比，力一定，加速度与质量成反比6、 实验注意1、 位移的确定：测量510个计数点之间的距离作为单位时间内的位移。因为打点计数器的时间间隔是0.02s，选择五个点则时间间隔为0.1s,10个点则为0.2s,方便计算。2、 力的确定：以一根橡皮条伸长的弹力作为一个单位力F，两根则为2F，三根则为3F；3、 质量的确定：以一台小车的质量为m,加一个沙袋则为2m4、 记录纸带的开始及终了部分，因多数情况下不能保证是匀加速运动时的记录，所以应避开使用这两段。5、 在进行方法二操作时，应在实验前反复练习，使每次橡皮筋伸长长度一样，使小车受到相同的力。拉小车时不要将木尺直接接触小车，这样会使小车受力不恒定影响实验效果6、 在进行方法一时，应先将木板左右两边调平，平衡摩擦力，将木板一端垫起，使小车可以在木板上匀速滑下。7、 需注意，在方法一中，重物的重力并不是小车所受到的拉力，因为根据牛顿第二定律：，所以，小车所受到的拉力为。7、 实验的改进1、 为了减小系统误差!，使小车受到的合力尽量等于砝码和砝码盘的总重力，课本上强调了&砝码和砝码盘的总质量要远小于小车质量，这一条件)对于该条件，一方面学生在理解上较为困难另一方面，即使满足这一实验要求，实验中的系统误差仍然存在，为完善该实验方案，消除系统误差，改进后的实验装置如图所示。选取小车加砝码和砝码盘这一系统为研究对象，调节垫块位置，当给小车一个向下的初速度时，该系统匀速运动,小车沿斜面匀速下滑，砝码和砝码盘匀速上升，由平衡条件可知，此时砝码盘和砝码的总重力大小等于绳中拉力大小，取下细绳、砝码盘和砝码，此时小车匀加速向下运动时所受的合力就等于砝码和砝码盘的总重力。在具体操作时，每当减少或增加砝码时，为求该系统达到新的平衡，垫块的位置需对应地向左或向右进行调节。2、 两个小盘中分别放置质量不等的沙子,较高小盘A及盘中沙子质量为m,较