实验目的:
验证牛顿第二定律。
实验原理:
1、如图所示装置,保持小车质量不变,改变小桶内砂的质量,从而改变细线对小车的牵引力,测出小车的对应加速度,作出加速度和力的关系图线,验证加速度是否与外力成正比。
2、保持小桶和砂的质量不变,在小车上加减砝码,改变小车的质量,测出小车的对应加速度,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。
实验器材:
小车,砝码,小桶,砂,细线,附有定滑轮的长木板,垫木,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,托盘天平及砝码,米尺。
实验步骤:
1、用天平测出小车和小桶的质量M和M',把数据记录下来。
2、按如图装置把实验器材安装好,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。
3、平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木,反复移动垫木的位置,直至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)。
4、在小车上加放砝码,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。
5、保持小车的质量不变,改变砂的质量(要用天平称量),按步骤4再做5次实验。
6、算出每条纸带对应的加速度的值。
7、用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力,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。
8、保持砂和小桶的质量不变,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。
注意事项:
1、砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的
。
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侧,但如遇个别特别偏离的点可舍去。
半偏法测电流表内阻:
①测量方法:电流表半偏法测电阻的电路图如图,R为滑动变阻器,R
0为电阻箱,G为待测电流表内阻。实验时,先合上S
1,断开S
2,调节R使电流计的指针满偏;再合上S
2,调节R
0使电流计的读数为满刻度的一半,这时,电阻箱的数值即为电流计的内阻。(注意:实验前,变阻器的阻值应放在最大位置;调节R
0时,R不动)
②测量原理:S
2打开时,设电流表满偏电流I
g=
,因为R>R
g,R>>r,所以I
g≈E/R,当S
2闭合时,R
0和R
g并联,并联后总阻值R
并<R
g<<R,故S
2闭合后,电路中总电流几乎不变,即I
g≈E/R,调节R
0使电流表半偏为I
g/2,所以流过R
0的电流也为I
g/2,所以R
0=R
g。
③器材选择:从上述原理可知,S
2打开与闭合,近似认为干路中电流不变,前提是R>>R
g。故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大,②R尽可能大。
半偏法测电压表的内阻:
电路如图:实验时,将R
1的滑动片P放在左边,合上S
1和S
2,调节R
1,使电压表的读数满偏;保持R
1不变,断开S
2,调节R
0,使电压表的读数为满刻度的一半。则R
V=R
0。