实验四验证牛顿运动定律【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,确定其关系。1M【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、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码。【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线系在小车上(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。改变F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。△S=aT22.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m远小于小车的质量M。若使用力传感器测量，则不需要满足m<
