2023學(xué)年完整公開課版實驗四

實驗四驗證牛頓運動定律實驗?zāi)康暮推鞑膶嶒炘韺嶒災(zāi)康?.學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律。2.驗證牛頓第二定律。3.掌握利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法。探究加速度a與力F及質(zhì)量M的關(guān)系時,應(yīng)用的基本方法是控制變量法,即先控制一個參量——小車的質(zhì)量M不變,探究加速度a與力F的關(guān)系;再控制小盤和砝碼的質(zhì)量不變,即力F不變,探究加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系。實驗器材打點計時器、紙帶、復(fù)寫紙、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(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼、薄木塊。【實驗過程】一、實驗步驟1.稱量質(zhì)量：用天平測量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0。2.安裝器材：按照如圖所示裝置把實驗器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細繩系在小車上(即不給小車牽引力)。3.平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,反復(fù)移動薄木塊的位置,直至小車在斜面上運動時可以保持勻速運動狀態(tài)。4.讓小車靠近打點計時器,掛上小盤和砝碼,先接通電源,再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑,打出一條紙帶。計算小盤和砝碼的重力,即為小車所受的合外力,由紙帶計算出小車的加速度,并把力和對應(yīng)的加速度填入表1中。5.改變小盤內(nèi)砝碼的個數(shù),重復(fù)步驟4,并多做幾次。6.保持小盤內(nèi)的砝碼個數(shù)不變,在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動打出紙帶。計算砝碼和小車的總質(zhì)量M,并由紙帶計算出小車對應(yīng)的加速度,并將所對應(yīng)的質(zhì)量和加速度填入表2中。7.改變小車上砝碼的個數(shù),重復(fù)步驟6,并多做幾次。表1實驗次數(shù)加速度a/m·s-2小車受力F/N1234表2實驗次數(shù)加速度a/m·s-2小車和砝碼的總質(zhì)量M/kg1234二、數(shù)據(jù)處理1.計算加速度：先在紙帶上標明計數(shù)點,測量各計數(shù)點間的距離,根據(jù)逐差法計算各條紙帶對應(yīng)的加速度。2.作圖像找關(guān)系：根據(jù)記錄的各組對應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F,建立直角坐標系,描點畫a-F圖像,如果圖像是一條過原點的傾斜直線,便證明加速度與作用力成正比。再根據(jù)記錄的各組對應(yīng)的加速度a與小車和砝碼總質(zhì)量M,建立直角坐標系,描點畫a-圖像,如果圖像是一條過原點的傾斜直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比。【誤差分析】1.系統(tǒng)誤差：(1)產(chǎn)生原因：實驗原理不完善引起的誤差。本實驗用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力,而實際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,由此引起的誤差就越小。(2)減小方法：滿足小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。2.偶然誤差：(1)產(chǎn)生原因：摩擦力平衡不準確、質(zhì)量測量不準確、計數(shù)點間距測量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差。(2)減小方法。①利用打點計時器打下的紙帶通過刻度尺來精確操作,確保平衡摩擦力。②測量的物理量可以利用多次測量取平均值的方法來減小誤差?！咀⒁馐马棥?.平衡摩擦力：在平衡摩擦力時,不要把懸掛小盤的細繩系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,且要讓小車拖著紙帶勻速運動。2.實驗條件：每條紙帶都必須在滿足小車的質(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。3.作圖：作圖時,兩坐標軸的比例要適當,要使盡可能多的點落在所作直線上,不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè)。【實驗改進】1.實驗器