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实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系【实验目的】1.学会利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.学会利用图象法处理实验数据的方法。【实验原理】1.保持质量不变，探究加速度a与合外力F的关系。2.保持合外力不变，探究加速度a与质量M的关系。3.作出a-F图象和a-图象，确定a与F、M的关系。1M【实验器材】小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺。【实验过程】1.称量质量：用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M。2.仪器安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。3.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，使小车在斜面上做匀速直线运动。4.操作记录：(1)把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，小盘里放砝码，先接通电源再放开小车，取纸带，编号码。(2)保持小车的质量M不变，改变小盘中砝码的重力，重复步骤(1)，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表(一)中。(3)保持小盘和砝码质量m不变，改变小车和砝码的总质量M，重复以上步骤，并将所对应的质量和加速度填入表(二)中。表(一)实验次数加速度a/m·s-2小车受力F/N1234表(二)实验次数加速度a/m·s-2小车和小车上砝码的总质量M/kg123【数据处理】1.计算加速度：先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据逐差法计算各条纸带对应的加速度。2.作图象找关系：根据记录的各组对应的加速度a与小车所受牵引力F，建立直角坐标系，描点画a-F图象。如果图象是一条过原点的倾斜直线，便证明加速度与作用力成正比。再根据记录的各组对应的加速度a与小车和小车上砝码总质量M，建立直角坐标系，描点画a-图象，如果图象是一条过原点的倾斜直线，就证明了加速度与质量成反比。1M【误差分析】1.偶然误差：(1)摩擦力平衡不准确，故在平衡摩擦力时，不给小车牵引力，使打点计时器打出的纸带点迹间隔均匀。(2)质量测量以及计数点间距测量不准确，故要采取多次测量取平均值。(3)作图不准确，故在描点作图时，要用坐标纸，使尽量多的点落在直线上，不在直线上的点均匀分布两侧，舍去偶然误差较大的点。2.系统误差：因实验原理不完善引起的误差。本实验用小盘和砝码的总重力mg代替对小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力，故要满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量。【注意事项】(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车受到的阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着打点的纸带匀速运动，不需要重复平衡摩擦力。平衡摩擦力的目的是使绳的拉力为小车所受合力。(2)M≫m的目的是使绳的拉力近似等于小盘和小盘内砝码的重力。(3)小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再释放小车。