学生实验优秀公开课教案

基

础

梳

理] 1．实验器材

小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。

2．实验原理

(1)实验的基本思想——控制变量法

①保持研究对象即小车的质量不变，改变小桶内砂的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力。

②保持小桶中砂的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象的质量，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量。

(2)三个物理量的测量

①小车质量的测量

利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量。

②拉力的测量

当小桶和砂的质量远小于小车的质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即F≈mg。

③加速度的测量：逐差法。放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动。

3．实验步骤

(1)用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0，并把数值记录下来。

(2)按图1实验器材安装好(小车上不系绳)。

图1 (3)平衡摩擦力。把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(直到打点计时器打出的纸带上相邻点的间距相等)。

(4)把小车停放在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源后放开小车，用

纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘和砝码的总重力m1g。

(5)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤4，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的总重力m2g、m3g…

(6)保持小车所受的合外力不变，在小车上加钩码，接通电源后放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带，并在纸带上标上号码及小车和钩码的总质量M1。

(7)继续在小车上增加钩码，重复步骤6，多做几次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和钩码的总质量M2、M3…

2x

(8)用公式Δx＝aT2或a＝T2求得小车的加速度a

，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据验证。

4．数据处理

(1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：

物理量

作用力(小盘和砝码的重力)

加速度a 1

2

3

4

5

6

以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a－F图象，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系。

(2)把不同质量的小车(小车和钩码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中：

物理量

小车和钩码质量M 1M

加速度a

1

2

3

4

5

6

11分别以a为纵坐标、M和M为横坐标，根据数据作a－M图象和a－M图象，分析a与M的关系。

(3)实验结论：

①保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。

②在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。

5．误差分析

(1)实验原理不完善造成系统误差：

实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差；小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大，反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小。

(2)测量、操作不够准确造成偶然误差：

①质量的测量误差。

②纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。

③拉线或纸带不与木板平行会造成误差。

④平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图线在横轴(或纵轴)上产生截距。

6．注意事项

(1)实验中小车靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车。

(2)在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。

(3)改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量。

作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。若遇到个别偏离较远的点可舍去。