實(shí)驗(yàn)：探究加速度、力、質(zhì)量的關(guān)系

1、高一物理組（physics)1 1、牛頓第一定律正確揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系：牛頓第一定律正確揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系：2 2、牛頓第一定律是牛頓第一定律是理想定律理想定律3 3、慣性慣性力是力是改變改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因物體運(yùn)動狀態(tài)的原因力不是力不是維持維持物體運(yùn)動的原因物體運(yùn)動的原因不受力的物體是不存在的，不受力的物體是不存在的，不能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證不能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。一切一切物體在物體在任何任何狀態(tài)下都有慣性狀態(tài)下都有慣性 慣性慣性只只與物體的與物體的質(zhì)量質(zhì)量有關(guān)有關(guān)高一物理組（physics)1 1、體會控制變量法的使用、體會控制變量法的使用2 2、熟悉探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)、熟悉探究加速度與

2、力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)方案高一物理組（physics)明確幾個問題明確幾個問題:2.如何由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論如何由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論?1.怎么設(shè)計這個實(shí)驗(yàn)怎么設(shè)計這個實(shí)驗(yàn)?1.測量哪些量測量哪些量?2.怎么測量怎么測量?數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：m不變時，不變時，a與與F關(guān)系；關(guān)系；F不變時，不變時，a與與m關(guān)系。關(guān)系。 a、F、m m： a:F:天平天平求出物體所求出物體所受的合力受的合力2022-5-253高一物理組（physics) 加速度加速度a a與力與力F F和質(zhì)量和質(zhì)量m m都有關(guān)，我們是分都有關(guān)，我們是分別研究還是一起研究？別研究還是一起研究？ 控制變量法控制變量法 1、控制、控制m相同，探討

3、相同，探討加速度加速度a與與F的關(guān)系的關(guān)系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 這種先控制一個參量不變，研究其余參這種先控制一個參量不變，研究其余參量之間變化關(guān)系的方法叫量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法控制變量法高一物理組（physics)關(guān)于本節(jié)的實(shí)驗(yàn)操作，下列說法中符合實(shí)際的是A通過同時改變小車的質(zhì)量M及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系 D先保持小車質(zhì)量不變，

4、研究加速度與力的關(guān)系，再保持小車受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D高一物理組（physics)實(shí)驗(yàn)設(shè)計實(shí)驗(yàn)設(shè)計: : 參考方案一參考方案一: :用用打點(diǎn)計時器打點(diǎn)計時器探究探究小車小車: :打點(diǎn)計時器打點(diǎn)計時器: : 測量小車運(yùn)動過程中的加速度測量小車運(yùn)動過程中的加速度a a鉤碼鉤碼: : 重力提供拉力重力提供拉力 研究對象研究對象, , 天平稱其質(zhì)量天平稱其質(zhì)量m m F F是否等于鉤碼的重力？如果不是該如是否等于鉤碼的重力？如果不是該如何解決何解決GFNFf怎樣測量怎樣測量 m m 、 a a 、 F F ？高一物理組（physics)平衡摩擦力平

5、衡摩擦力GG1F FN NfG G1 1與摩擦力與摩擦力f f平衡平衡方法：方法：不掛小盤和不掛小盤和鉤碼鉤碼，將木板的一端稍作墊高，將木板的一端稍作墊高，逐漸調(diào)節(jié)木板的傾角，逐漸調(diào)節(jié)木板的傾角，直到直到使小車拖使小車拖著紙帶著紙帶勻速下滑勻速下滑（紙帶上打下的點(diǎn)間距相等）紙帶上打下的點(diǎn)間距相等）整個實(shí)驗(yàn)只需進(jìn)行一次平衡摩擦力的操作整個實(shí)驗(yàn)只需進(jìn)行一次平衡摩擦力的操作此時鉤碼重力此時鉤碼重力近似近似等于繩子拉力，用以表示小車受到的等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力合外力F高一物理組（physics)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，關(guān)于平衡的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于

6、平衡摩擦力的說法中正確的是摩擦力的說法中正確的是( () )A A“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本質(zhì)就是想辦法讓小車受到的摩擦力的本質(zhì)就是想辦法讓小車受到的摩擦力為零為零B B“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車所受的重力的下滑分的本質(zhì)就是使小車所受的重力的下滑分力與所受到的摩擦阻力相平衡力與所受到的摩擦阻力相平衡C C“平衡摩擦力平衡摩擦力”的目的就是要使小車所受的合力等于所的目的就是要使小車所受的合力等于所掛鉤碼通過細(xì)繩和滑輪對小車施加的拉力掛鉤碼通過細(xì)繩和滑輪對小車施加的拉力D D“平衡摩擦力平衡摩擦力”是否成功，可由小車拖動由打點(diǎn)計時器是否成功，可由小車拖動由打點(diǎn)計時器打出的紙帶上的點(diǎn)

7、跡間距是否均勻而確定打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是否均勻而確定BCDBCD高一物理組（physics)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟:1.用天平測出小車的質(zhì)量。用天平測出小車的質(zhì)量。2.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連（鉤碼控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連（鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開打點(diǎn)計時器，釋放小車，質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開打點(diǎn)計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù)。測出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質(zhì)量，多測幾組數(shù)據(jù)

8、。改變鉤碼質(zhì)量，多測幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)?？刂沏^碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)。2022-5-259高一物理組（physics)繩子的拉力等于繩子的拉力等于鉤碼的重力鉤碼的重力嗎？嗎？ 不等于！因?yàn)殂^碼向下加速，所以不等于！因?yàn)殂^碼向下加速，所以繩子的拉力小于鉤碼的重力繩子的拉力小于鉤碼的重力. . 小車所受的合外力小車所受的合外力F F近似等于鉤碼所受近似等于鉤碼所受的重力的條件的重力的條件: : 1、平衡了摩擦力、平衡了摩擦力2、鉤碼的質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多、鉤碼的質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多,即即m m高一物理組（physics)例如：例如：a a與與

9、F F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表. . (1)畫出畫出aF圖象圖象a a/(ms/(ms2 2) )1.981.984.064.065.955.958.128.12F F/N/N1.001.002.002.003.003.004.004.00(2)(2)從圖象可判定：從圖象可判定：當(dāng)當(dāng)m m一定時，一定時，a a與與F F成成正比正比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m m一定，一定， a Fa F；高一物理組（physics)注意：注意： 因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差，描出的點(diǎn)不完全在因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差，描出的點(diǎn)不完全在一條直

10、線上一條直線上 連線時應(yīng)使直線過盡量多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大連線時應(yīng)使直線過盡量多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對稱分布在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù)，致對稱分布在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮不予考慮a a與與F F成正比，圖線是過原點(diǎn)的直線成正比，圖線是過原點(diǎn)的直線高一物理組（physics)例如：例如：a a與與m m的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表. . 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)加速度加速度a a/(ms/(ms2 2) )小車與砝碼小車與砝碼總質(zhì)量總質(zhì)量m m/kg/kg小車與砝碼小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)總質(zhì)量的倒數(shù)m m1 1/kg/kg1 11 10.29

11、0.290.200.205.05.02 20.250.250.250.254.04.03 30.220.220.300.303.33.34 40.180.180.350.352.92.95 50.160.160.400.402.52.52、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)系高一物理組（physics)(1)畫出畫出a 圖象圖象m1(2)(2)從圖象可以判定：當(dāng)從圖象可以判定：當(dāng)F F一定時，一定時，a a與與m m成反比成反比F F一定，一定， a1/ma1/m高一物理組（physics)五、誤差分析五、誤差分析1 1質(zhì)量的測量誤差、紙帶上打點(diǎn)計時器質(zhì)量的測量誤差

12、、紙帶上打點(diǎn)計時器打點(diǎn)間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與打點(diǎn)間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差木板平行等都會造成誤差2 2用小盤及砝碼的總重力代替小車受到用小盤及砝碼的總重力代替小車受到拉力，存在系統(tǒng)誤差拉力，存在系統(tǒng)誤差3 3平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差高一物理組（physics)用如圖甲所示的裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”實(shí)驗(yàn)，甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a和小車所受拉力F的圖象為圖中的直線，乙同學(xué)畫出的aF圖象為圖中的直線.直線、在縱軸或橫軸上的截距較大，明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋，其中可能正確的是()A實(shí)驗(yàn)前甲

13、同學(xué)沒有平衡摩擦力B甲同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了C實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力D乙同學(xué)在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了BC高一物理組（physics)1.實(shí)驗(yàn)的物理思想是什么？2.如何平衡摩擦力？3.碼重力在什么情況下等于小車?yán)Γ?.如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)及處理數(shù)據(jù)？高一物理組（physics)在探究加速度與力和物體質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，下列操作正確的是()A平衡摩擦力時，小盤應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，但小盤內(nèi)不能裝砝碼B實(shí)驗(yàn)中無需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時，即可證

14、明加速度與質(zhì)量成反比D平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動過程中紙帶也要受到阻力D D高一物理組（physics)甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(使用如圖所示的裝置)，設(shè)小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和為M，砂及砂桶的總質(zhì)量為m，分別得出如圖中甲、乙、丙、丁四條圖線，其中圖甲、乙、丙是aF圖線，圖丁是a1M圖線，則下列說法中正確的是A甲和乙較好地把握了實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mB丙和丁沒有把握好實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mC甲同學(xué)長木板的傾角太小，而乙同學(xué)長木板的傾角太大D甲、乙、丙三同學(xué)中，丙較好地完成了平衡摩擦力的操作ACDACD高一物理組（physics)(多選)如圖所示是

15、根據(jù)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的aF圖象，下列說法正確的是()A三條傾斜直線所對應(yīng)的小車及車中砝碼的總質(zhì)量相同B三條傾斜直線所對應(yīng)的小車及車中砝碼的總質(zhì)量不同C直線1所對應(yīng)的小車及車中砝碼的總質(zhì)量最大D直線3所對應(yīng)的小車及車中砝碼的總質(zhì)量最大BDBD高一物理組（physics)用如圖所示的裝置探究在作用力F一定時，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系某位同學(xué)設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟如下： A用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量B按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材C把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛沙桶D將電磁打點(diǎn)計時器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車

16、質(zhì)量E保持小桶及其中沙子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值G作aM關(guān)系圖象，并由圖象確定aM關(guān)系(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該步驟應(yīng)排在_步實(shí)驗(yàn)之后(2)在上述步驟中，有錯誤的是_，應(yīng)把_改為_(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀，應(yīng)把_改為_高一物理組（physics)答案：(1)平衡摩擦力B2)D6 V電壓的蓄電池6 V交流電壓的學(xué)生電源3)GaM a1M高一物理組（physics)實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理: :若物體作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動若物體作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動, ,則則: : 變形得變形得: :

17、在實(shí)驗(yàn)中，我們讓兩個小車在實(shí)驗(yàn)中，我們讓兩個小車同時運(yùn)動同時停下同時運(yùn)動同時停下, ,時間相同，則加速度的比值等于運(yùn)動位移的比值，時間相同，則加速度的比值等于運(yùn)動位移的比值，即即: :參考案例二參考案例二22txa 221atx 2121xxaa高一物理組（physics)次數(shù)次數(shù)1 12 23 34 4F1F2F1 /F2x1x22121xxaa結(jié)論結(jié)論:2121FFaa物體的加速度與力物體的加速度與力成正比成正比1 1、控制、控制m m相同，探討相同，探討加速度加速度a a與與F F的關(guān)系的關(guān)系高一物理組（physics)次數(shù)次數(shù)1 12 23 34 4m1m2m2 /m1x1x22121

18、xxaa結(jié)論結(jié)論:1221mmaa物體的加速度物體的加速度與質(zhì)量成反比與質(zhì)量成反比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)系高一物理組（physics)1、本節(jié)實(shí)驗(yàn)是如何體現(xiàn)控制變量法？2、如何提出實(shí)驗(yàn)方案?高一物理組（physics)某同學(xué)在做某同學(xué)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系系”的實(shí)驗(yàn)時，畫出了如圖所示的三條圖線，的實(shí)驗(yàn)時，畫出了如圖所示的三條圖線，這三條圖線表示實(shí)驗(yàn)中的這三條圖線表示實(shí)驗(yàn)中的_不同不同 小車的質(zhì)量小車的質(zhì)量高一物理組（physics)解析解析過過F F軸上的某一點(diǎn)作一條平行于軸上的某一點(diǎn)作一條平行于a a軸的直線，與三

19、條圖線有三個交點(diǎn)，軸的直線，與三條圖線有三個交點(diǎn)，可以看出三個交點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)可以看出三個交點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)a a的值不同，的值不同，a a的值越小，運(yùn)動狀態(tài)越難改變，慣性的值越小，運(yùn)動狀態(tài)越難改變，慣性越大，質(zhì)量也就越大，越大，質(zhì)量也就越大，答案答案這三條圖線表示實(shí)驗(yàn)中的這三條圖線表示實(shí)驗(yàn)中的小車的質(zhì)量小車的質(zhì)量不同不同高一物理組（physics)實(shí)驗(yàn)誤差分析實(shí)驗(yàn)誤差分析例例2 2用如圖所示的裝置研究質(zhì)量一定時，加速度與力用如圖所示的裝置研究質(zhì)量一定時，加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車的作用力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車的作用力F等于沙和桶等于沙和桶的總重力的總重力mg. 根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出

20、根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出aF 圖線圖線發(fā)現(xiàn)橫軸發(fā)現(xiàn)橫軸上的截距上的截距OA較大，明顯地超出了偶然誤差的范圍，這是較大，明顯地超出了偶然誤差的范圍，這是由于在實(shí)驗(yàn)中沒有由于在實(shí)驗(yàn)中沒有_平衡摩擦力平衡摩擦力高一物理組（physics)解析解析細(xì)繩對小車的拉力細(xì)繩對小車的拉力F F達(dá)到一定的數(shù)值前，小車仍達(dá)到一定的數(shù)值前，小車仍靜止，表示木板的摩擦力不能忽略，同時也表明該同靜止，表示木板的摩擦力不能忽略，同時也表明該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時，沒有給實(shí)驗(yàn)裝置平衡摩擦力學(xué)做實(shí)驗(yàn)時，沒有給實(shí)驗(yàn)裝置平衡摩擦力答案答案給實(shí)驗(yàn)裝置平衡摩擦力給實(shí)驗(yàn)裝置平衡摩擦力高一物理組（physics)如果某同學(xué)根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出的如果某同學(xué)

21、根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出的aF圖線如圖圖線如圖所示，則：所示，則：實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)誤差的原因是什么？實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)誤差的原因是什么？平衡摩擦力時，長木板的傾角過大平衡摩擦力時，長木板的傾角過大解析解析當(dāng)力當(dāng)力F F為零時，加速度為零時，加速度不為零，就說明當(dāng)力為零時，不為零，就說明當(dāng)力為零時，小車仍在長木板上向下加速，小車仍在長木板上向下加速，其原因就是平衡摩擦力時長木其原因就是平衡摩擦力時長木板傾角過大，使得小車的重力板傾角過大，使得小車的重力沿斜面向下的分力大于小車所沿斜面向下的分力大于小車所受滑動摩擦力，所以應(yīng)重新調(diào)受滑動摩擦力，所以應(yīng)重新調(diào)整木板，平衡摩擦力整木板，平衡摩擦力高一物理組（physics

22、)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，當(dāng)作用的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)作用力一定時力一定時( (懸掛的小盤和重物所受的重力不變懸掛的小盤和重物所受的重力不變) )，探索加速，探索加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，下列說法正確的是度與質(zhì)量的關(guān)系時，下列說法正確的是( () )A A平衡摩擦力時，應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小平衡摩擦力時，應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上車上B B每次改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力每次改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C C實(shí)驗(yàn)時，先放開小車，再接通打點(diǎn)計時器的電源實(shí)驗(yàn)時，先放開小車，再接通打點(diǎn)計時器的電源D D小車運(yùn)動的加速度可用天平測出小車的質(zhì)量小車運(yùn)動的加速度可用天平測出小車的質(zhì)量M M和