用DIS研究加速度与力和质量的关系

关于用DIS研究加速度与力和质量的关系一．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；在受力一定的情况下，加速度与质量的关系。二．实验器材：

小车、钩码、小车配重片、带滑轮的轨道、DIS（位移传感器等）、天平。

控制变量法。第2页,共18页，2024年2月25日，星期天怎样测定a、F、m？用天平测小车的质量；avav利用位移传感器测定加速度；将钩码的重力大小作为小车受到的拉力大小。条件：钩码的质量远小于小车的质量。第3页,共18页，2024年2月25日，星期天第4页,共18页，2024年2月25日，星期天界面如图所示第5页,共18页，2024年2月25日，星期天三．实验步骤：（一）用DIS研究加速度与力的关系（1）用天平测量小车的质量（含位移传感器的发射器）。（2）测量钩码的重力（作为对小车的拉力）。（3）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。（4）点击“开始记录”并释放小车，让其在外力F的作用下运动，界面实时显示小车的运动状态的图像。当小车到达终点时，点击“停止记录”，得到v-t图。（5）拖动滚动条，将需要的图像显示在窗口中，点击“选择区域”，用鼠标在图线中选择“开始点”和结束点“”，计算机自动计算出所选区域的加速度值。（6）将加速度a和外力F记录在相应表格中。（7）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5组）。（8）根据实验数据，绘出a-F图像。第6页,共18页，2024年2月25日，星期天研究加速度与外力的关系点击“a－F图像”得到a－F图线第7页,共18页，2024年2月25日，星期天（二）研究小车在受力一定的情况下，加速度与质量的关系。（1）-（5）同上。（6）将加速度a和质量m记录在相应表格中。（7）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5组）。（8）根据实验数据，画出a-m图，并通过重新设置变量，使图像成为一条线。【实验结论】【注意事项】（1）轨道应保持水平。（2）小车与轨道的摩擦力要小。（3）钩码的质量也应小些。第8页,共18页，2024年2月25日，星期天研究加速度与质量的关系数据处理点击“a－M图像”，得到a－M图线这是一条曲线，为了直观地分析，可以取倒数，“化曲为直”。点击“a－1/M图像”按钮，得到a－1/M图线。第9页,共18页，2024年2月25日，星期天研究加速度与质量的关系数据处理点击“a－1/M图像”，得到a－1/M图线第10页,共18页，2024年2月25日，星期天1、钩码质量为何要远小于小车的质量mg＝(M＋m)a对m有：mg-F＝ma对M有：F-Ff＝MaaF钩码质量太大mM根据牛顿第二定律①②①

+②，得注意事项（1）轨道应保持水平。（2）小车与轨道的摩擦力要小。（3）钩码的质量也应小些。0avav【误差分析一】第11页,共18页，2024年2月25日，星期天

【误差分析】a-F图线不通过原点？第12页,共18页，2024年2月25日，星期天【误差分析】a-1/M图线不通过原点？第13页,共18页，2024年2月25日，星期天aFF合=F＋Mgsin

＝Ma2、若轨道无滑轮一端被垫高1、若水平轨道有摩擦F合=F－Ff＝Ma图线不通过原点的原因当钩码质量m远小于小车质量Ma=F/MF－μMg＝Ma1/Ma00平衡摩擦力过度未平衡摩擦力为减小实验误差，应先平衡摩擦力第14页,共18页，2024年2月25日，星期天研究加速度与外力的关系1输入外力F和质量M，得到v－t图第15页,共18页，2024年2月25日，星期天研究加速度与外力的关系6第6组数据第16页,共18页，2024年2月25日，星