用DIS研究加速度与力和质量的关系

1、用用DISDIS研究研究加速度与力的关系加速度与力的关系和和加速度与加速度与质量的关系质量的关系 一实验目的：一实验目的： 研究小车在质量一定的情况下，加速度与作用力的关系；研究小车在质量一定的情况下，加速度与作用力的关系；在受力一定的情况下，加速度与质量的关系。在受力一定的情况下，加速度与质量的关系。 二实验器材：二实验器材： 小车、钩码、小车配重片、带滑轮的轨道、小车、钩码、小车配重片、带滑轮的轨道、DISDIS（位移（位移传感器等）、天平。传感器等）、天平。 控制变量法。控制变量法。 位移传感器（发射器） 位移传感器（接收器） 小车 轨道 钩码 （a） 怎样测定怎样测定a a、F F、m

2、 m？ 用用天平天平测小车的质量；测小车的质量；ava v 利用利用位移传感器位移传感器测定加速度；测定加速度； 将将钩码的重力大小钩码的重力大小作为作为小车受到的拉力大小小车受到的拉力大小。条件：钩码的质量条件：钩码的质量远小远小于于小车的质量。小车的质量。界面如图所示界面如图所示三实验步骤：三实验步骤：（一）用（一）用DISDIS研究加速度与力的关系研究加速度与力的关系（1 1）用天平测量小车的质量（含位移传感器的发射器）。）用天平测量小车的质量（含位移传感器的发射器）。（2 2）测量钩码的重力（作为对小车的拉力）。）测量钩码的重力（作为对小车的拉力）。（3 3）如图所示，在轨道上放置小车

3、并安装传感器，连接线）如图所示，在轨道上放置小车并安装传感器，连接线路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码。路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码。（4 4）点击）点击“开始记录开始记录”并释放小车，让其在外力并释放小车，让其在外力F F的作用下的作用下运动，界面实时显示小车的运动状态的图像。当小车到达运动，界面实时显示小车的运动状态的图像。当小车到达终点时，点击终点时，点击“停止记录停止记录”，得到，得到v-tv-t图。图。（5 5）拖动滚动条，将需要的图像显示在窗口中，点击）拖动滚动条，将需要的图像显示在窗口中，点击“选选择区域择区域”，用鼠标在图线中选择，用鼠标在图线中选择“开始点开始点

4、”和结束点和结束点“”“”，计算机自动计算出所选区域的加速度值。计算机自动计算出所选区域的加速度值。（6 6）将加速度）将加速度a a和外力和外力F F记录在相应表格中。记录在相应表格中。（7 7）保持小车的质量不变，改变钩码的大小重复实验，得）保持小车的质量不变，改变钩码的大小重复实验，得到一组数据（至少到一组数据（至少5 5组）。组）。（8 8）根据实验数据，）根据实验数据，绘出绘出a-Fa-F图像图像。研究加速度与研究加速度与外力外力的关系的关系点击点击“aF 图像图像”得到得到aF 图线图线 （二）研究小车在受力一定的情况下，加速度与质量的关系。（二）研究小车在受力一定的情况下，加速度

5、与质量的关系。（1 1）- -（5 5）同上。）同上。（6 6）将加速度）将加速度a a和质量和质量m m记录在相应表格中。记录在相应表格中。（7 7）保持钩码的大小不变，改变小车质量并重复实验，得到）保持钩码的大小不变，改变小车质量并重复实验，得到一组数据（至少一组数据（至少5 5组）。组）。（8 8）根据实验数据，）根据实验数据，画出画出a-ma-m图，并通过重新设置变量，使图，并通过重新设置变量，使图像成为一条线图像成为一条线。【实验结论实验结论】【注意事项注意事项】（1 1）轨道应保持水平。）轨道应保持水平。（2 2）小车与轨道的摩擦力要小。）小车与轨道的摩擦力要小。（3 3）钩码的质

6、量也应小些。）钩码的质量也应小些。研究加速度与研究加速度与质量质量的关系的关系 数据处理数据处理点击点击“aM 图像图像”，得到得到aM 图线图线 这是一条曲线，为了直观地分这是一条曲线，为了直观地分析，可以取倒数，析，可以取倒数，“化曲为直化曲为直”。点击点击“a1/M 图像图像”按钮，按钮，得到得到a1/M 图线。图线。研究加速度与研究加速度与质量质量的关系的关系 数据处理数据处理点击点击“a1/M 图像图像”，得到得到a1/M 图线图线 1、钩码质量为何要、钩码质量为何要远小于远小于小车的质量小车的质量 mg (Mm)a对对m有：有：mg-Fma对对M有：有：F - FfMaaF钩码质量

7、太钩码质量太大大m mM根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 + ，得，得注意事项注意事项（1 1）轨道应保持水平。）轨道应保持水平。（2 2）小车与轨道的摩擦力要小。）小车与轨道的摩擦力要小。（3 3）钩码的质量也应小些。）钩码的质量也应小些。Fmg0mMmgamgFMMm 1mgFmM ,0mmMMavav【误差分析误差分析 一一】 【误差分析误差分析】a-Fa-F图线不通过原点？图线不通过原点？【误差分析误差分析】a-1/Ma-1/M图线不通过原点？图线不通过原点？aFF合合=FMgsin Ma2 2、若轨道无滑轮一端被垫高、若轨道无滑轮一端被垫高1 1、若水平轨道有摩擦、若水平轨道有摩擦F合合=FFfMa图线不通过原点的原因图线不通过原点的原因FagMsinFagM 当钩码质量当钩码质量 m m 远小于小车质量远小于小车质量M Ma=F/MFMgMa1/Ma00平衡摩擦力过度平衡摩擦力过度未平衡摩擦力未平衡摩擦力为减小实验误差，应先平衡摩擦力为减小实验误差，应先平衡摩擦力研究加速度与研究加速度与外力外力的关系的关系1 1输入外力输入外力F 和质量和质