1.实验目的
(1)会用控制变量法研究物理规律。
(2)探究加速度与力、质量的关系。
(3)会运用图象处理实验数据。
2.实验原理
用控制变量法探究加速度a与力F、质量M的关系,可以先保持F不变,研究a和M的关系,再保持M不变,研究a和F的关系。
3.实验器材
带定滑轮的长木板、低压交流电源、复写纸片和纸带、小车、小盘、电磁打点计时器、天平、砝码、刻度尺、导线。
4.实验步骤
(1)测质量:用天平测出小车的质量M,小盘和砝码的总质量m。
(2)放长木板:按图把实验器材安装好,先不要把悬挂小盘的细绳系在车上。
(3)平衡摩擦力:在木板的一端下面垫一簿木块,移动簿木块的位置,直至小车拖着纸带在斜面上做匀速运动。
(4)打点:小盘绕过滑轮系于小车上,先接通电源后放开小车,打完点后切断电源,取下纸带。
(5)重复:保持小车的质量M不变,改变砝码和小盘的质量m,重复步骤(4)五次。
(6)求a:在每条纸带上选取一段比较理想的部分,测加速度a。
(7)作aF的图象:若图象为一过原点的直线,证明加速度与力成正比。
(8)验证a∝:保持砝码和小盘的质量m不变,改变小车质量M,重复步骤(4)和(6),作a图象,若图象为一过原点的直线,证明加速度与质量成反比。
5.注意事项
(1)安装器材时,要调整滑轮的高度,使拴小车的细绳与木板平行。
(2)平衡摩擦力时,小车连着穿过打点计时器的纸带,但不要把悬挂小盘的细线系在小车上。改变砝码的质量后,不需要重新平衡摩擦力。
(3)只有小车的质量远大于小盘和砝码的总质量,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
(4)开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再放开小车,在小车到达滑轮前按住小车。
6.误差分析
(1)实验原理不完善:本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力,而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。
(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。