實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系50868講課講稿

3.2實驗(shíyàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系第一頁，共29頁。1、探究(tànjiū)加速度與力的關(guān)系2、探究(tànjiū)加速度與質(zhì)量的關(guān)系3、掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)(shùjù)的方法教學(xué)目標(biāo)第二頁，共29頁。復(fù)習(xí)(fùxí)回顧1、牛頓(niúdùn)第一定律：一切物體總保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用(zuòyòng)在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。2、慣性體現(xiàn)物體運動狀態(tài)改變的難易程度，其大小由什么決定？物體的質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。質(zhì)量越大，運動狀態(tài)越不容易改變。第三頁，共29頁。賽車第四頁，共29頁。思考：1、物體的加速度a可能(kěnéng)和哪些因素有關(guān)?MFmFM>m結(jié)論：當(dāng)力一定時，物體的加速度隨著(suízhe)質(zhì)量的增大而減小。第五頁，共29頁。MF1MF2F1>F2結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量一定時，物體的加速度隨著(suízhe)力的增大而增大。第六頁，共29頁。2、加速度a與力F、質(zhì)量m存在(cúnzài)怎樣的定量關(guān)系呢?m一定(yīdìng)，a∝F；F一定(yīdìng)，a∝1/m。假設(shè)(jiǎshè)和猜想：第七頁，共29頁。一、確定(quèdìng)研究方法應(yīng)該(yīnggāi)采用什么樣的物理方法來研究a與F、m的定量關(guān)系呢?保持(bǎochí)m不變，研究a與F的關(guān)系;保持F不變，研究a與m的關(guān)系。研究方法：控制變量法第八頁，共29頁。二、實驗設(shè)計實驗(shíyàn)器材:打點計時器、紙帶及復(fù)寫紙、小車(xiǎochē)、一端附有定滑輪的長木板、小盤和砝碼、細(xì)繩、低壓交流電源、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。第九頁，共29頁。研究(yánjiū)對象，可用天平測出其質(zhì)量M鉤碼的質(zhì)量m，其總重力G當(dāng)作小車(xiǎochē)受到的拉力F從打點計時器打出的紙帶計算(jìsuàn)出小車的加速度a1、怎樣測小車所受到的拉力？2、怎樣消除小車受到的摩擦力影響？當(dāng)鉤碼質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M時,即m《M，可認(rèn)為鉤碼重力近似等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力F.平衡摩擦力第十頁，共29頁。GG1FNfG1=f.將木板適當(dāng)傾斜（墊上薄木塊），使小車在不受拉力作用時（不掛鉤碼，但要連接紙帶）能拖著紙帶在木板上近似(jìnsì)做勻速直線運動.實驗(shíyàn)條件：平衡(pínghéng)摩擦力的方法：當(dāng)鉤碼質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M,即m《M時，可認(rèn)為鉤碼重力近似等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力F思考：平衡摩擦力f后。如果僅改變小車的質(zhì)量，還需要再次平衡摩擦力嗎？第十一頁，共29頁。實驗(shíyàn)步驟:1.用天平測出小車(xiǎochē)的質(zhì)量M;2.安裝好實驗裝置，在小車上裝好紙帶（不掛鉤(guà〃gōu)碼），紙帶另一端穿過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，直到小車拖著紙帶做勻速直線運動，從而平衡摩擦力;3.控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連，打開打點計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù);4.改變鉤碼質(zhì)量m（鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(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（不需再平衡摩擦力），再測幾組數(shù)據(jù).第十二頁，共29頁。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.56、數(shù)據(jù)處理當(dāng)小車質(zhì)量不變時次數(shù)F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？第十三頁，共29頁。m/kga/ms-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2次數(shù)m/kga/m.s-212345/kg-12.502.001.331.000.83a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290當(dāng)拉力(lālì)不變時m1怎樣化曲線(qūxiàn)為直線？第十四頁，共29頁。注意事項

(1)在本實驗中，必須平衡摩擦力，方法是將長木板的一端墊起，而墊起的位置要恰當(dāng)．在位置確定以后(yǐhòu)，不能再更換傾角．(2)改變m和M的大小時，每次小車開始釋放時應(yīng)盡量靠近打點(dǎdiɑn)計時器，而且先通電再放小車．(3)作圖時，要使盡量多的點在直線上，不在直線上的點應(yīng)對稱分布在直線的兩側(cè)，誤差(wùchā)較大的舍去.注意：①如果采用氣墊導(dǎo)軌，則不需平衡摩擦力；②如果有力傳感器等可以直接測出細(xì)線拉力的裝置，不需滿足m《M的條件.第十五頁，共29頁。其他(qítā)設(shè)計方案以小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼(fǎmǎ)、鉤碼、天平、刻度尺、寬口夾子為實驗器材，研究小車的運動。第十六頁，共29頁。第十七頁，共29頁。第十八頁，共29頁。光電門1光電門2擋光板△xX/t參考方案三:利用(lìyòng)氣墊導(dǎo)軌來探究第十九頁，共29頁。2023/1/1320光電門數(shù)字(shùzì)計時器氣墊導(dǎo)軌第二十頁，共29頁。例題：實驗(shíyàn)后根據(jù)實驗(shíyàn)數(shù)據(jù)作出了a—F關(guān)系圖線如圖甲、乙所示；請分析其原因各是什么？甲乙沒加拉力就產(chǎn)生了加速度，說明導(dǎo)軌有定滑輪的一端(yīduān)低，另一端(yīduān)高，即平衡摩擦力時導(dǎo)軌與水平面的夾角太大。當(dāng)加一定的拉力后，還沒產(chǎn)生加速度，說明有較大(jiàodà)的摩擦力影響，說明還沒有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足。第二十一頁，共29頁。1．按實驗要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實驗，下列操作步驟的安排順序不盡合理，請按合理的順序?qū)⒆帜复柼顚懺谙旅鏅M線上____________________．A．保持砂桶里砂子的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)(chóngfù)幾次．B．保持小車質(zhì)量不變，改變砂桶里砂子的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)(chóngfù)幾次．DCEBAGF

第二十二頁，共29頁。C．用天平測出小車(xiǎochē)和小桶的質(zhì)量．D．平衡摩擦力，使小車(xiǎochē)近似做勻速直線運動．E．掛上小桶，放進(jìn)砂子，接通打點計時器的電源，放開小車(xiǎochē)，在紙帶上打下一系列的點．F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出a-F和a-m圖象G．在每條已打點的紙帶上，選取比較理想的部分，算出加速度．第二十三頁，共29頁。2．如圖是某些同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確(zhèngquè)的是()A．形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B．形成圖乙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小C．形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D．形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小AD第二十四頁，共29頁。3．關(guān)于力和運動的關(guān)系,下列說法(shuōfǎ)中正確的是()A.物體的速度不斷增大,表示物體必受力的作用B.物體的位移不斷增大,表示物體必受力的作用C.物體朝什么方向運動,則這個方向上物體必受力的作用D.物體的速度大小不變,則其所受的合力必為零A第二十五頁，共29頁。4、某次實驗用打點計時器交流電的頻率為50Hz，紙帶的記錄如圖4-2-9所示，圖中前幾個(jǐɡè)點模糊，因此從A點開始每打五個點取一個計數(shù)點，其中B、C、D、E點的對應(yīng)速度vB=m/s,vC=m/s,vD=m/s,vE=m/s，由此測得小車的加速度a=m/s20.2530.3280.4030.4780.75第二十六頁，共29頁。5．圖為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗(shíyàn)中用打點計時器打出的一條較理想的紙帶，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，各計數(shù)點間距離如圖中所示，單位是cm．小車的加速度是多少？第二十七頁，共29頁。解析(jiěxī)：x1＝2.80cm