用电磁打点计时器研究加速度与力及质量关系注意的问题

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1．平衡摩擦力和保证m>>m₁是减小本实验系统误差的关键。采用上述“垫板法”平衡摩擦力，不仅操作方便，而且在改变小车质量的实验中不需再调。这是因为摩擦力和小车所受重力沿斜面方向的分力总是成正比地变化的。所用长木板各部分的平滑程度尽可能要一致。最好不上漆，刨平后用零号砂纸打磨一下即可。调匀速时，先进行目测，最后应打一条纸带观察，看是否调到匀速了。为了保证m>>m₁，小车质量应足够大。如果所用小车质量较小，可在小车内装一些砝码以增加总质量。在精确度要求不太高时，砂桶总质量最大不超过小车质量的5%。这时可在两位有效数字的精度上验证定律。例如，小车质量为200克，则砂桶最大不超过10克。若需砂桶质量调节范围大一些，则应增大小车质量。 　　2．本实验的数据处理主要是用打点纸带测算加速度。其注意事项和测算方法与“研究匀变速直线运动”的实验相同。例如，也可以用速度－时间图象求加速度。 　　3．分析实验数据验证牛顿第二定律时，可以用比例法验证：即看比值F₁／a₁，F₂／a₂，F₃／a₃……等在实验误差范围内是否为同一恒量（等于小车质量m）；乘积m₁a₁，m₂a₂，m₃a₃……等是否为同一恒量（等于加速力F）；也可以作出a－F图象和a－1／m图象，看图象是否为直线来验证。由于是验证性实验，可以预先让学生分析作a－m图象（双曲线）的弊端，得出作a～1／m图象的优点。 　　4．如果平衡摩擦力做得不好，则图象不会通过坐标原点；如果不满足m>>m₁的条件，图象将会是一条曲线。出现后一种情况时，可以采用保证运动系统（小车和砂桶）的总质量不变来消除。办法是，预先在小车内装几个小砝码，在需要改变加速的力时，把这些砝码移少量到砂桶内。只要摩擦力能得到较好的平衡，就可以得到过坐标原点的直线。不过，在计算质量时，应把砂桶的总质量考虑在内。
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