2023學(xué)年完整公開課版實(shí)驗(yàn)四

實(shí)驗(yàn)四驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮推鞑膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。2.驗(yàn)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(shí),應(yīng)用的基本方法是控制變量法,即先控制一個(gè)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(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼、薄木塊。【實(shí)驗(yàn)過程】一、實(shí)驗(yàn)步驟1.稱量質(zhì)量：用天平測(cè)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(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車牽引力)。3.平衡摩擦力：在長(zhǎng)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(dòng)薄木塊的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4.讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(jì)算小盤和砝碼的重力,即為小車所受的合外力,由紙帶計(jì)算出小車的加速度,并把力和對(duì)應(yīng)的加速度填入表1中。5.改變小盤內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟4,并多做幾次。6.保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)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(dòng)打出紙帶。計(jì)算砝碼和小車的總質(zhì)量M,并由紙帶計(jì)算出小車對(duì)應(yīng)的加速度,并將所對(duì)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(gè)數(shù),重復(fù)步驟6,并多做幾次。表1實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/m·s-2小車受力F/N1234表2實(shí)驗(yàn)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(jì)算加速度：先在紙帶上標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,根據(jù)逐差法計(jì)算各條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度。2.作圖像找關(guān)系：根據(jù)記錄的各組對(duì)應(yīng)的加速度a與小車所受牽引力F,建立直角坐標(biāo)系,描點(diǎn)畫a-F圖像,如果圖像是一條過原點(diǎn)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(duì)應(yīng)的加速度a與小車和砝碼總質(zhì)量M,建立直角坐標(biāo)系,描點(diǎn)畫a-圖像,如果圖像是一條過原點(diǎn)的傾斜直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比?！菊`差分析】1.系統(tǒng)誤差：(1)產(chǎn)生原因：實(shí)驗(yàn)原理不完善引起的誤差。本實(shí)驗(yàn)用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力,而實(shí)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(yuǎn)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(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。(2)減小方法。①利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶通過刻度尺來(lái)精確操作,確保平衡摩擦力。②測(cè)量的物理量可以利用多次測(cè)量取平均值的方法來(lái)減小誤差。【注意事項(xiàng)】1.平衡摩擦力：在平衡摩擦力時(shí),不要把懸掛小盤的細(xì)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(yùn)動(dòng)。2.實(shí)驗(yàn)條件：每條紙帶都必須在滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)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(shí),兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng),要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在所作直線兩側(cè)。【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】1.實(shí)驗(yàn)器