加速度及質(zhì)量、力的關(guān)系

1、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系3掌握靈活運(yùn)用圖象處理問題的方法掌握靈活運(yùn)用圖象處理問題的方法1、控制、控制m相同，探討相同，探討加速度加速度a與與F的關(guān)系的關(guān)系實(shí)驗(yàn)方案（一）原理：實(shí)驗(yàn)方案（一）原理：如圖所示如圖所示x1x2F1F2F1, F2，在相同在相同的時(shí)間內(nèi)的時(shí)間內(nèi):x1= a1t221x2 = a2t221a1/ a2=x1/x2測量出測量出x1 、x2 2、控制、控制F相同，探討相同，探討加速度加速度a與與m的關(guān)系的關(guān)系方案二：方案二

2、： 小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端帶有定滑輪的長木板、細(xì)線、砝碼、刻度尺、天平為器材器材，研究小車運(yùn)動。用天平測出小車的質(zhì)量m1，把砝碼的總重力當(dāng)作小車受到的拉力F,從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上測出x, 由x=at2計(jì)算出小車的加速度a。實(shí)驗(yàn)方案（二）實(shí)驗(yàn)方案（二）一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理 控制變量法：在所研究的問題中，有兩個以上的參量控制變量法：在所研究的問題中，有兩個以上的參量在發(fā)生牽連變化時(shí)，可以控制某個或某些量不變，只研究在發(fā)生牽連變化時(shí)，可以控制某個或某些量不變，只研究其中兩個量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究其中兩個量之間的變化關(guān)系的方法，這也是物理學(xué)中研究問題時(shí)經(jīng)常采用的方法問

3、題時(shí)經(jīng)常采用的方法 本實(shí)驗(yàn)中，研究的參量為本實(shí)驗(yàn)中，研究的參量為F、m和和a，可以控制參量，可以控制參量m一一定，研究定，研究a與與F的關(guān)系，也可控制參量的關(guān)系，也可控制參量F一定，研究一定，研究a與與m的的關(guān)系關(guān)系實(shí)驗(yàn)方案（二）原理：實(shí)驗(yàn)方案（二）原理：二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（46v的交流點(diǎn)）、復(fù)寫紙片和紙帶、的交流點(diǎn)）、復(fù)寫紙片和紙帶、低壓交流電源（低壓交流電源（46v的交流點(diǎn)）的交流點(diǎn)） 、一端有定滑輪的長木板、一端有定滑輪的長木板、小車、小盤、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線小車、小盤、天平、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線三、實(shí)驗(yàn)操作三、實(shí)驗(yàn)操作1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)用

4、天平測出小車和小盤的質(zhì)量用天平測出小車和小盤的質(zhì)量M和和m，把數(shù)值記錄下來，把數(shù)值記錄下來(2)按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把 懸掛小盤的細(xì)線系在小車上懸掛小盤的細(xì)線系在小車上(即不給小車加牽引力即不給小車加牽引力)(3)平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一 塊薄木塊，反復(fù)移動薄木塊的位置，直至小車在斜面上塊薄木塊，反復(fù)移動薄木塊的位置，直至小車在斜面上 運(yùn)動時(shí)可以保持勻速運(yùn)動狀態(tài)，這時(shí)小車拖著紙帶運(yùn)動運(yùn)動時(shí)可以保持勻速運(yùn)動狀態(tài)，這時(shí)小車拖著紙帶運(yùn)動 時(shí)受到的摩擦力恰好與小車所受重

5、力在斜面方向上的分時(shí)受到的摩擦力恰好與小車所受重力在斜面方向上的分 力平衡力平衡(4)把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤，先接通電源再先接通電源再 放開小車放開小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，打點(diǎn)，打點(diǎn) 完成后切斷電源，取下紙帶，在打點(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號碼完成后切斷電源，取下紙帶，在打點(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號碼(5)保持小車及車內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入質(zhì)量為保持小車及車內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入質(zhì)量為 m的砝碼，重復(fù)步驟的砝碼，重復(fù)步驟4.在小盤內(nèi)分別放入質(zhì)量為在小盤內(nèi)分別放入質(zhì)量為m， m，的砝碼，再重復(fù)步驟的砝碼，

6、再重復(fù)步驟4.m，m，m的數(shù)值的數(shù)值 都要記錄在紙帶上都要記錄在紙帶上(或表格內(nèi)或表格內(nèi))(6)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù)在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標(biāo)明計(jì)數(shù) 點(diǎn)，測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度點(diǎn)，測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，算出每條紙帶上的加速度 的值的值(7)用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在 坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)若這些點(diǎn)在一條直線上，便坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)若這些點(diǎn)在一條直線上，便 證明了加速度與作用力成正比證明了加速度與作用力成正比實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車受力小車受力

7、F/N12345當(dāng)小車質(zhì)量當(dāng)小車質(zhì)量M一定時(shí)，一定時(shí)，a與與F之間的關(guān)系之間的關(guān)系(8)保持砝碼和小盤的質(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼保持砝碼和小盤的質(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼(也作好記錄也作好記錄)，重復(fù)，重復(fù)上述步驟，用縱坐標(biāo)表示加速度上述步驟，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車與砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，橫坐標(biāo)表示小車與砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條直線上，就在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn)，如果這些點(diǎn)在一條直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比證明加速度與質(zhì)量成反比(2)當(dāng)力當(dāng)力F一定時(shí)，一定時(shí)，a與與m之間的關(guān)系之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加

8、速度a/(a/(m ms s2)2)小車的總質(zhì)量小車的總質(zhì)量m/m/kgkg小車的總質(zhì)量的倒數(shù)小車的總質(zhì)量的倒數(shù)1/m1/m1 12 23 34 45 52數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車受力小車受力F/N1234通過aF關(guān)系圖象結(jié)論：我們可以得出小車的加速度我們可以得出小車的加速度a與力與力F成正比成正比圖實(shí)圖實(shí)42(2)把不同質(zhì)量把不同質(zhì)量(小車與車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量小車與車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量)的小車在相同力作的小車在相同力作 用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：用下產(chǎn)生的加速度填在

9、下表中：實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(a/(m ms s2)2)小車的總質(zhì)量小車的總質(zhì)量m/m/kgkg小車的總質(zhì)量的倒數(shù)小車的總質(zhì)量的倒數(shù)1/m1/m1 12 23 34 45 5由以上數(shù)據(jù)畫出它的由以上數(shù)據(jù)畫出它的am圖象及圖象及a 圖象，如圖圖象，如圖實(shí)實(shí)43甲、乙所示甲、乙所示圖實(shí)圖實(shí)43通過am和a 關(guān)系圖象結(jié)論：加速度加速度a與質(zhì)量與質(zhì)量m成反成反比，與質(zhì)量的倒數(shù)比，與質(zhì)量的倒數(shù) 成正比成正比小結(jié)：小結(jié)：1、力是物體產(chǎn)生加速度的原因、力是物體產(chǎn)生加速度的原因2、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：Fama1五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1在實(shí)驗(yàn)中，小車

10、所受的摩擦力是造成系統(tǒng)誤差的一個重在實(shí)驗(yàn)中，小車所受的摩擦力是造成系統(tǒng)誤差的一個重 要因素減小這種誤差的方法是在長木板的一端墊上小要因素減小這種誤差的方法是在長木板的一端墊上小 木塊，使其適當(dāng)傾斜，利用小車重力沿斜面方向的分力木塊，使其適當(dāng)傾斜，利用小車重力沿斜面方向的分力 平衡摩擦力平衡摩擦力2判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動，一般可目測，必要時(shí)可判斷小車是否做勻速直線運(yùn)動，一般可目測，必要時(shí)可 以打一條紙帶，看上面各點(diǎn)間的距離是否相等以打一條紙帶，看上面各點(diǎn)間的距離是否相等3在本實(shí)驗(yàn)中，由于兩顆小車輪子的靈活程度可能不相在本實(shí)驗(yàn)中，由于兩顆小車輪子的靈活程度可能不相 同，所受的摩擦力也可能不相等

11、，平衡摩擦力就有困同，所受的摩擦力也可能不相等，平衡摩擦力就有困 難應(yīng)該盡可能選取光滑的長木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以減小難應(yīng)該盡可能選取光滑的長木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以減小 因摩擦而造成的系統(tǒng)誤差因摩擦而造成的系統(tǒng)誤差4安裝器材時(shí)，要調(diào)整滑輪的高度，使拴小車的細(xì)繩與安裝器材時(shí)，要調(diào)整滑輪的高度，使拴小車的細(xì)繩與 斜面平行，且連接小車和砝碼盤應(yīng)在平衡摩擦力之后斜面平行，且連接小車和砝碼盤應(yīng)在平衡摩擦力之后5為使所作的為使所作的aF圖象和圖象和a 圖象趨于精確，每個圖圖象趨于精確，每個圖 都要求至少取都要求至少取5條以上的紙帶取一條紙帶時(shí)，要同時(shí)條以上的紙帶取一條紙帶時(shí)，要同時(shí) 在紙帶上記錄相應(yīng)的小車受的拉力和小車

12、質(zhì)量的數(shù)據(jù)，在紙帶上記錄相應(yīng)的小車受的拉力和小車質(zhì)量的數(shù)據(jù)， 并編號填表并編號填表6描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，其余的點(diǎn)描點(diǎn)作圖時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，其余的點(diǎn) 均勻分布在直線的兩側(cè)，舍去個別誤差較大的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，舍去個別誤差較大的點(diǎn)7改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時(shí)，改變量應(yīng)盡可能大改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時(shí)，改變量應(yīng)盡可能大 一些，但應(yīng)滿足砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車一些，但應(yīng)滿足砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車 和車上砝碼的總質(zhì)量一般來說，砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的和車上砝碼的總質(zhì)量一般來說，砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的 總質(zhì)量不超過小車和車上砝碼總質(zhì)量的總質(zhì)量不超過

13、小車和車上砝碼總質(zhì)量的10%.8稱量物體的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)遵守天平的操作規(guī)則稱量物體的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)遵守天平的操作規(guī)則六、誤差分析六、誤差分析1摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測 量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會引起誤差2因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差，本實(shí)驗(yàn)中用小盤和盤中砝因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差，本實(shí)驗(yàn)中用小盤和盤中砝 碼的總重力代替小車受到的拉力碼的總重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力實(shí)際上小車受到的拉力 要小于小盤和盤中砝碼的總重力要小于小盤和盤中砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差，存

14、在系統(tǒng)誤差 在在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，的實(shí)驗(yàn)中，按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序填寫述操作步驟的安排順序不盡合理，請將合理的順序填寫在下面的橫線上：在下面的橫線上：_(填字母代號填字母代號)A保持重物的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速保持重物的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速 度，重復(fù)幾次度，重復(fù)幾次B保持小車質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測出加速度，保持小車質(zhì)量不變，改變重物的質(zhì)量，測出加速度， 重復(fù)幾次重復(fù)幾次C用天平測出小車和重物的質(zhì)量用

15、天平測出小車和重物的質(zhì)量D平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動E掛上重物，放進(jìn)砝碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開掛上重物，放進(jìn)砝碼，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開 小車，在紙帶上打下一系列的點(diǎn)小車，在紙帶上打下一系列的點(diǎn)F根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出aF和和a 圖線圖線1m解析解析利用控制變量法和逐差法分析紙帶求加速度，最利用控制變量法和逐差法分析紙帶求加速度，最后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理的操作順序應(yīng)為后處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理的操作順序應(yīng)為DCEABF或或DCEBAF.答案答案見解析見解析 (2009(2009江蘇高考江蘇高考) )“探究加速度與物體質(zhì)量

16、、物體探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)4 44 4甲所示甲所示圖實(shí)圖實(shí)44(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙?jiān)谄胶庑≤嚺c桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為帶如圖乙所示計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s從比較清從比較清晰的點(diǎn)起，每晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離該小車的加速度距離該小車的加速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有結(jié)果保留兩位有效數(shù)字效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上掛上砝個相同的砝碼都放在小車上掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度小車的加速度量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力與砝碼盤中砝碼總重力F的的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼砝碼盤中砝碼總重力總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出aF的關(guān)系圖象的關(guān)系圖象圖實(shí)圖實(shí)45(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點(diǎn)圖線