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必修1-考点13
发布时间:2018-02-28 09:04:17   来源:   评论:0 关注:

考点13实验:验证牛顿运动定律 1 实验原理:探究加速度a与力F及质量M的关系时,应用的基本方法是控制变量法,即先控制一个参量———小车的
考点13
实验:验证牛顿运动定律/1.实验原理:探究加速度a与力F及质量M的关系时,应用的基本方法是控制变量法,即先控制一个参量———小车的质量M不变,讨论加速度a与F的关系,再控制砝码盘和砝码的质量不变,即力F不变,改变小车质量M,讨论加速度a与M的关系.
2.实验器材:打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、砝码盘、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码.
/1.实验方案的理解:本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力.测量质量用天平,需要研究的是怎样测量加速度和外力.
(1)测量加速度的方案:采用较多的方案是使用打点计时器,根据连续相等的时间T内的位移之差Δx=aT2求出加速度.条 件允许的情况下也可以采用气垫导轨和光电门.
(2)测量物体所受外力的方案:由于上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动,所以我们必须给物体提供一个恒定的外力,并且要测量这个外力,这就为实验带来困难.常见的做法就是使砝码盘和砝码的质量m远小于小车的质量M(m≪M),这时绳子的拉力F近似等于砝码盘及砝码的重力mg(F≈mg),此外小车的合力要等于绳子的拉力F,还应将木板的右端垫高,在不装砝码和托盘的情况下,使小车能在木板上做匀速直线运动,即平衡摩擦力.
2.实验数据的处理技巧(1)探究加速度与力的关系:在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,按“测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法(Δx=aT2)算出每条 纸带的加速度a.以a为纵坐标、F为横坐标,根据各组数据在坐标系中描点.如果这些点在一条 过原点的直线上,说明a与F成正比,a1 F1a22或a∝F.
(2)探究加速度与质量的关系:根据数据作a M图象,发现是曲线,猜想可能是双曲线(反比例函数)的一支,即a与M成反比,实际上就是a与1成正比,如果以a为纵坐标,为横坐标建立M M坐标系,根据a M图象是不是过原点的直线,就能判断a是不是与质量M成反比。(3)在“验证牛顿运动定律”的实验中,研究加速度a与小车的质量M的关系时,由于没有注意始终满足M≫m的条 件,结果得到的图象会出现弯曲(如图所示).主要原因是:在本实验中绳中的张力FMmgF mg=M+m,即小车的加速度a=M=M+m,在研究加速度与小车质量M的关系时,保持m不变,若横轴为,则a图象应是过M+mM+mmg 1原点的直线.当满足M≫m时,m可以忽略不计,a≈M,a图象还可以满足图象是M过原点的直线;当小车的质量较小、不满足M≫m时,图象便发生向下弯曲的现象。


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