中学数字化实验报告
第 2 次 实验时间:3月12日 实验者:080113016许杨 实验成绩:
实验2:牛顿第二定律
【实验目的】
验证牛顿第二定律,即物体质量一定时,加速度与作用力成正比,作用力一定时,加速度与质量成反比。
【实验器材】
数据采集器,位移传感器,力学轨道,力学轨道小车,滑轮,砝码,细绳,转换器,支架,计算机。
【实验步骤】
(1) 将位移传感器接收器固定在轨道的一端,连接到数据采集器第一通道; 将位移传感器发射器固定在
小车上。
(2) 进行摩擦力平衡调整。步骤如下:
a . 点击教材专用软件主界面上的实验条目“从v-t 图求加速度”, 打开该软件;
b . 将小车放到斜面上,打开位移传感器发射器电源开关,点击“开始记录”,释放小车;
c . 调节轨道的倾角,用实验三的方法测量小车的加速度。当加速度接近零时,可以认为小车重力沿斜面的分力已与小车和轨道之间的摩擦力平衡,如图1
(3) 返回教材专用软件主界面,点击实验条目“牛顿第二定律”,打开该软件。
(4) 将细绳的一端拴在小车上,另一端通过滑轮拴在放有砝码的小桶上。
(5) 在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值(砝码质量+小桶质量)。
(6) 将小车放在轨道上,打开位移传感器发射器电源开关,点击“开始记录”,释放小车,是小车在砝
码的拉力下开始运动。将小车停止,点击“停止记录”。
(7) 拖动窗口下方的滚动条,将实验获得的v-t 图线置于显示区域中间,点击“选择区域”,选择需要
研究的一段v-t 图线。
(8) 软件窗口下方的表格中自动显示该段v-t 图线对应的加速度。
(9) 保持小车质量不变,改变拉力,重复5,6操作,可得到另几组数据。
(10) 点击“a-F 图线”按钮,即得到加速度与拉力的关系图线,如图2。
(11) 保持拉力不变,改变运动小车的质量,重复步骤5,6,得到另几组数据。
(12) 点击“a-M 图线”按钮,可得到加速度与质量的关系图线,如图3。
(13) 点击“a-1/M图线”按钮,即可得到加速度与质量倒数的关系图线,如图4。
(14) 比较实验值与理论值。如实验值与理论值之间存在误差,研究产生误差的原因,改进实验操作,
重复实验。
(15) 归纳影响加速度的物理量有哪些,讨论控制变量法还能够应用于哪些实验研究。
图1
分析:所选区域v-t 图像的斜率趋向于零,即加速度接近零,我们可以认为小车重力沿斜面的分力已与 小车和轨道之间的摩擦力平衡。
图2
分析:由上图可知当保持小车质量不变时,加速度a 与拉力F 成线性正比关系,拉力越大,加速度越大。
图3
分析:由上图可知当小桶拉力一定时,加速度a 与质量M 成反比例关系,质量越大,加速度越小。
图4
分析:由上图可知当小桶拉力一定时,加速度a 与小车质量的倒数1/M成正比关系,质量的倒数越大,加 速度越大。
结论:由以上实验数据分析可得,当物体质量一定时,加速度与作用力成正比,作用力一定时,加速度与质量成反比,即F=ma,从而验证了牛顿第二定律。
【实验误差分析】
(1)没有充分平衡摩擦力,其中包括小车与轨道的摩擦,细线与滑轮的摩擦等。
(2)小车质量M 并没有做到远大于小桶和砝码的总质量,拉力也并不完全等于小桶及砝码的重力。
(3)人为操作选择区域时及仪器过旧,存在测量时的误差。
中学数字化实验报告
第 2 次 实验时间:3月12日 实验者:080113016许杨 实验成绩:
实验2:牛顿第二定律
【实验目的】
验证牛顿第二定律,即物体质量一定时,加速度与作用力成正比,作用力一定时,加速度与质量成反比。
【实验器材】
数据采集器,位移传感器,力学轨道,力学轨道小车,滑轮,砝码,细绳,转换器,支架,计算机。
【实验步骤】
(1) 将位移传感器接收器固定在轨道的一端,连接到数据采集器第一通道; 将位移传感器发射器固定在
小车上。
(2) 进行摩擦力平衡调整。步骤如下:
a . 点击教材专用软件主界面上的实验条目“从v-t 图求加速度”, 打开该软件;
b . 将小车放到斜面上,打开位移传感器发射器电源开关,点击“开始记录”,释放小车;
c . 调节轨道的倾角,用实验三的方法测量小车的加速度。当加速度接近零时,可以认为小车重力沿斜面的分力已与小车和轨道之间的摩擦力平衡,如图1
(3) 返回教材专用软件主界面,点击实验条目“牛顿第二定律”,打开该软件。
(4) 将细绳的一端拴在小车上,另一端通过滑轮拴在放有砝码的小桶上。
(5) 在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值(砝码质量+小桶质量)。
(6) 将小车放在轨道上,打开位移传感器发射器电源开关,点击“开始记录”,释放小车,是小车在砝
码的拉力下开始运动。将小车停止,点击“停止记录”。
(7) 拖动窗口下方的滚动条,将实验获得的v-t 图线置于显示区域中间,点击“选择区域”,选择需要
研究的一段v-t 图线。
(8) 软件窗口下方的表格中自动显示该段v-t 图线对应的加速度。
(9) 保持小车质量不变,改变拉力,重复5,6操作,可得到另几组数据。
(10) 点击“a-F 图线”按钮,即得到加速度与拉力的关系图线,如图2。
(11) 保持拉力不变,改变运动小车的质量,重复步骤5,6,得到另几组数据。
(12) 点击“a-M 图线”按钮,可得到加速度与质量的关系图线,如图3。
(13) 点击“a-1/M图线”按钮,即可得到加速度与质量倒数的关系图线,如图4。
(14) 比较实验值与理论值。如实验值与理论值之间存在误差,研究产生误差的原因,改进实验操作,
重复实验。
(15) 归纳影响加速度的物理量有哪些,讨论控制变量法还能够应用于哪些实验研究。
图1
分析:所选区域v-t 图像的斜率趋向于零,即加速度接近零,我们可以认为小车重力沿斜面的分力已与 小车和轨道之间的摩擦力平衡。
图2
分析:由上图可知当保持小车质量不变时,加速度a 与拉力F 成线性正比关系,拉力越大,加速度越大。
图3
分析:由上图可知当小桶拉力一定时,加速度a 与质量M 成反比例关系,质量越大,加速度越小。
图4
分析:由上图可知当小桶拉力一定时,加速度a 与小车质量的倒数1/M成正比关系,质量的倒数越大,加 速度越大。
结论:由以上实验数据分析可得,当物体质量一定时,加速度与作用力成正比,作用力一定时,加速度与质量成反比,即F=ma,从而验证了牛顿第二定律。
【实验误差分析】
(1)没有充分平衡摩擦力,其中包括小车与轨道的摩擦,细线与滑轮的摩擦等。
(2)小车质量M 并没有做到远大于小桶和砝码的总质量,拉力也并不完全等于小桶及砝码的重力。
(3)人为操作选择区域时及仪器过旧,存在测量时的误差。