,歡迎進入物理課堂,1實驗目的(1)學會用法研究物理規(guī)律；體會實驗的精髓在于“控制變量”(2)學會靈活運用圖象處理物理問題的方法(3)探究加速度與、的關(guān)系,控制變量,力,質(zhì)量,2實驗原理本實驗共有3個參量F、m、a，研究加速度a與F及m的關(guān)系時，我們先控制一個參量小車的質(zhì)量m不變，討論a與F的關(guān)系；再控制砝碼和小盤的質(zhì)量不變，即F不變，討論a與m的關(guān)系3實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺、砝碼,考點實驗過程1實驗步驟及數(shù)據(jù)處理(1)用天平測出小車和砝碼的總質(zhì)量M，把數(shù)值記錄下來(2)按如圖所示把實驗器材安裝好，只是不把懸掛小盤的細繩系在車上，即不給小車加牽引力,(3)平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板，反復移動木板的位置，直至小車在斜面上運動時可以保持勻速直線運動狀態(tài)這時，小車拖著紙帶運動時受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡(4)把細繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列的點，打完點后切斷電源，取下紙帶，在紙帶上標上紙帶號碼,(5)保持小車和砝碼的質(zhì)量不變，在小盤里放入適量的砝碼，使小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量，把小盤和砝碼的總質(zhì)量m記錄下來，重復步驟(4)在小盤內(nèi)再放入適量砝碼，記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m，再重復步驟(4)(6)重復步驟(5)3次，得到3條紙帶(7)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數(shù)點，測量計數(shù)點間的距離，算出每條紙帶上的加速度的值,(8)用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示作用力F，作用力的大小F等于小盤和砝碼的總重力，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上畫出相應的點，如果這些點是在一條過原點的直線上，便證明了加速度與作用力成正比(9)保持砝碼和小盤的質(zhì)量不變，在小車上加砝碼，重復上面的實驗，用縱坐標表示加速度a，橫坐標表示小車和砝碼的總質(zhì)量，根據(jù)實驗結(jié)果在坐標平面上畫出相應的點如果這些點是在一條過原點的直線上，就證明了加速度與質(zhì)量成反比,2注意事項(1)一定要做好平衡摩擦力的工作在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點的紙帶運動(2)實驗步驟(2)(3)不需要重復，即整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車與砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力(3)每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力,(4)改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再放開小車，且應在小車到達滑輪前按住小車(5)作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè)(6)作圖時兩軸標度比例要選擇適當各量要采用國際單位這樣，作圖線時，坐標點間距不至于過密，誤差會小一些,(7)為提高測量精度，應：舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點.可以把每打5次點的時間作為時間單位，即從開始點起，每5個點標出一個計數(shù)點，而相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T0.1s.,3誤差分析(1)質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差(2)因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小(3)平衡摩擦力不準造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的標志是打點計時器打出的紙帶上相鄰各點間的距離相等,【案例1】(2010山東理綜)某同學設計了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_,(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系下列圖象能表示該同學實驗結(jié)果的是()(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是()A可以改變滑動摩擦力的大小B可以更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)C可以比較精確地測出摩擦力的大小D可以獲得更大的加速度以提高實驗精度,（2）由牛頓第二定律可得F1-F0=ma，解得a=此實驗要求水和瓶的質(zhì)量必須遠遠小于木板質(zhì)量，當瓶中水的質(zhì)量逐漸增大到一定量后，圖象將向下彎曲，所以能夠表示該同學實驗結(jié)果的圖象是圖C.,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼相比，水的質(zhì)量可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因而F1的大小也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，從而比較精確地測出摩擦力的大小和更方便地獲取多組實驗數(shù)據(jù)，故正確答案為B、C.,【案例2】（2011重慶理綜）某同學設計了如圖所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù).滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m.實驗中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速為零的勻加速直線運動，重力加速度g取10m/s2.,（1）為測量滑塊的加速度a，須測出它在A、B間運動的_與_，計算a的運動學公式是_；（2）根據(jù)牛頓運動定律得到a與m的關(guān)系為：他想通過多次改變m，測出相應的a值，并利用上式來計算.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中_的保持不變，實驗中應將從托盤中取出的砝碼置于_；（3）實驗得到a與m的關(guān)系如圖所示，由此可知=_（取兩位有效數(shù)字）.,【解析】（1）在初速度為零的勻加速直線運動中共有x、t、a、v四個常用量.欲測加速度a則必須測出x、t、v中的任意兩個，但是速度v不容易直接測量，故須測出位移x和時間t，再根據(jù)a=2x/t2求a.（2）把與一次函數(shù)y=kx+b相對應，當與k相對應的為定值時，即m+m保持不變時，a是m的一次函數(shù).實驗時只需將砝碼從托盤中,取出置于滑塊上即可達到目的.（3）可求得圖線的斜率k的數(shù)值，將公式變?yōu)閍=km-g，再從直線上選取適當?shù)狞c，將點的兩坐標值（m,a）代入a=km-g后，可求得的值.【答案】（1）位移時間a=2x/t2（2）m+m滑塊上（3）0.23（0.210.25）,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,