2019年鲁科版物理必修1学案:6.2(第1课时)实验:探究加速度与力、质量的关系
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1、第 2 节 牛顿第二定律第 1 课时 实验:探究加速度与力、质量的关系一、实验目的1学会用控制变量法研究物理规律2掌握利用图象处理数据的方法3探究加速度与力、质量的关系二、实验原理1探究加速度 a 与力 F 及质量 m 的关系,采用的基本方法是控制变量法(1)如图 1 所示,保持小车的总质量不变,改变小盘内砝码的个数(或小桶内砂子的质量),从而改变细绳对小车的拉力 F,测出小车的加速度,研究小车的加速度与拉力的关系图 1(2)保持小盘和砝码的总质量不变,即细绳对小车拉力 F 不变,在小车上增减砝码,改变小车的总质量,测出小车对应的加速度,研究小车的加速度与其质量的关系2测量方法(1)小车与其上
2、砝码的总质量 M用天平测量;(2)小车的加速度 a利用打点计时器打出的纸带,由 saT 2 来计算;(3)小车所受的合外力 F用天平测量小桶和沙子的总质量,由 Gmg 来计算三、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、刻度尺、天平、砝码.一、实验步骤1用天平分别测出小车的质量和小桶的质量,把数据记录下来2按如图 2 所示安装器材图 23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,直至不挂重物的小车在斜面上运动时可保持匀速运动状态这时小车拖着纸带运动受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力
3、平衡4在小车上加放砝码,小桶里放入适量的沙子,把砝码和沙子的质量记录下来把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列的点,取下纸带,在纸上写上编号5保持小车及车内砝码的质量不变,改变沙子的质量(要用天平称量),按步骤 4 再做几次实验,将实验时记录的数据填入表格 1 中6算出每条纸带对应的加速度的值并填入表格 1 中表格 1 物体的质量一定,加速度与受力的关系实验次数 加速度 a/(ms2 ) 小车受力 F/N12347.保持沙子和小桶的质量不变,在小车上增减砝码,重复上述步骤 4,将实验时记录的数据填入表格 2 中8算出每条纸带对应的加速度的值并填入表
4、格 2 中表格 2 物体受到的合外力一定,加速度与质量的关系实验次数加速度a/(ms2 )小车及车内砝码质量 M/kg小车及车内砝码质量的倒数 /kg11M1234二、数据处理1探究加速度与力的关系:以 a 为纵坐标、F 为横坐标,根据表格 1 中的各组数据在坐标系中描点如果这些点在一条过原点的直线上,说明 a 与 F 成正比,如图 3 所示图 32探究加速度与质量的关系:“a 与 M 成反比”实际上就是“a 与 成正1M比”以 a 为纵坐标, 为横坐标建立坐标系,根据表格 2 中的数据描点根1M据 a 图象是不是过原点的直线,就能判断 a 是不是与质量 M 成反比,如图 41M所示图 43实
5、验结论:在误差允许的范围内:(1)物体质量一定时,物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比(2)物体受到的合外力一定时,物体的加速度与物体的质量成反比(3)综合(1)(2)结论则有:物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比,与物体的质量成反比三、误差分析1系统误差(1)误差分析:本实验中所挂重物的重力为 G,小车受到细线的拉力为 T.由于沙桶是在加速下降,所以 TG.本实验中用 G 代替 T,故存在系统误差(2)减小误差的方法:所挂重物的质量远小于小车的总质量2偶然误差(1)误差分析:因读数不准和操作不当造成的误差质量的测量误差测量纸带上各点间的距离的误差细线或纸带与木板不平行造成的误差平衡摩
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