文档介绍：一、实验原理
,保持小车质量M不变,改变小桶内砂的质量m,从而改变细线对小车的牵引力F(当m<<M时,F=mg近似成立),用打点计时器测出小车的对应加速度a,由多组a、F数据作出加速度和力的关系a— F图线,验证加速度是否与外力成正比。
,在小车上加减砝码, 改变小车的质量M,测出小车的对应加速度a, 由多组a、M数据作出加速度和质量倒数的关系图线, 验证加速度是否与质量成反比。
▲平衡摩擦力的原理:(在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块,使长木板倾斜,便用重力的分力来平衡摩擦力。)
Gg
N
f
x
y
Gx
Gy
对小车受力分析,小车受到G、N和摩擦力f三力作用,处于平衡状态时,
,。故当木板倾斜一定角度时,可以用重力的分力来平衡摩擦力。故验证牛二时,小车受到的拉力F即为小车的合力。
二、实验器材
小车,砝码,小桶,砂, 细线,附有定滑轮的长木板,垫块,电火花打点计时器,220V交流电源, 导线两根, 纸带,托盘天平及砝码,米尺。
三、实验步骤
,把数据记录下来。
,只是不把挂小桶用的细线系在小车上,即不给小车加牵引力。
:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块,反复移动垫块的位置,直至轻轻推一推小车,小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。
,小桶里放入适量的砂,把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。
,改变砂的质量(要用天平称量),按步骤4再做5次实验。
。
,横坐标表示作用力F,即砂和桶的总重力(m+m')g,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线。若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。
,在小车上加放砝码,重复上面的实验,并做好记录,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线,若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。
四、注意事项
,为什么?
设,小车和砝码总质量为M,而M和m连接在一起运动,
有相同的加速度为a,求绳子对小车的拉力F。
解:对M和m组成的整体受力分析(只分析外力)如图1,则,
由牛二得:,即
对小车受力分析(忽略摩擦力)如图2,则
由牛二得:
故,当时,,拉力。为使拉力近似为砂和小桶总重力,要满足。一般要使小车和砝码总质量M要比砂和小桶总质量m大10倍以上,即。
,不要悬挂小桶,但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡
3作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两