實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系回顧:加速度是描述____________的物理量賽車為什么比普通小車加速快？賽車動力強大，牽引力大滿載的貨車比小車加速慢，原因又是什么呢？小車質(zhì)量小物體的加速度與什么有關(guān)？是怎樣的關(guān)系？受力大，加速度大；質(zhì)量大，加速度小速度變化快慢問題引入:4.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系加速度a與力F和質(zhì)量m都有關(guān)，我們是分別研究還是一起研究？控制變量法

1、控制m相同，探討加速度a與F的關(guān)系2、控制F相同，探討加速度a與m的關(guān)系這種先控制一個參量不變，研究其余參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法實驗設(shè)計:參考方案一:用打點計時器探究小車:打點計時器:測量小車運動過程中的加速度a鉤碼:重力提供拉力研究對象,天平稱其質(zhì)量m

合力F=?GFNFf怎樣測量

m、a、F？平衡摩擦力：GG1FNfG1與摩擦力f平衡問：如果此時給小車加上一個沿斜面向下的拉力F，那它受到的合力F=?方法：不掛小盤和鉤碼，將木板的一端稍作墊高，逐漸調(diào)節(jié)木板的傾角，直到使小車拖著紙帶勻速下滑（紙帶上打下的點間距相等）整個實驗只需進行一次平衡摩擦力的操作．鉤碼的重力，即繩子的拉力等于鉤碼的重力嗎？不等于！因為鉤碼向下加速，所以繩子的拉力小于鉤碼的重力.小車所受的合外力F近似等于鉤碼所受的重力的條件:1、平衡了摩擦力2、鉤碼的質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多,即m<<m＇例如：a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表.(1)畫出a－F圖象．

a/(m·s－2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(2)從圖象可判定：當m一定時，a與F成正比．1、控制m相同，探討加速度a與F的關(guān)系m一定，a∝F；注意：因?qū)嶒炛胁豢杀苊獾爻霈F(xiàn)誤差，描出的點不完全在一條直線上連線時應(yīng)使直線過盡量多的點，不在直線上的點應(yīng)大致對稱分布在直線兩側(cè)，離直線較遠的點應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮．

a與F成正比，圖線是過原點的直線例如：a與m的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表.實驗次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車與砝碼總質(zhì)量m/kg小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)

m－1/kg－110.290.205.020.250.254.030.220.303.340.180.352.950.160.402.52、控制F相同，探討加速度a與m的關(guān)系(1)畫出a－圖象．(2)從圖象可以判定：當F一定時，a與m成反比．F一定，a∝1/m五、誤差分析

1．質(zhì)量的測量誤差、紙帶上打點計時器打點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．

2．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．

3．平衡摩擦力不準造成誤差實驗原理:若物體作初速度為零的勻加速直線運動,則:

變形得:

在實驗中，我們讓兩個小車同時運動同時停下,時間相同，則加速度的比值等于運動位移的比值，即:參考案例二實驗數(shù)據(jù)處理次數(shù)1234F1F2F1/F2x1x2結(jié)論:物體的加速度與力成正比1、控制m相同，探討加速度a與F的關(guān)系次數(shù)1234m1m2m2/m1x1x2結(jié)論:物體的加速度與質(zhì)量成反比2、控制F相同，探討加速度a與m的關(guān)系例題1

某同學在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，畫出了如圖所示的三條圖線，這三條圖線表示實驗中的____________不同．

小車的質(zhì)量

解析過F軸上的某一點作一條平行于a軸的直線，與三條圖線有三個交點，可以看出三個交點對應(yīng)的縱坐標a的值不同，a的值越小，運動狀態(tài)越難改變，慣性越大，質(zhì)量也就越大，答案這三條圖線表示實驗中的小車的質(zhì)量不同．實驗誤差分析例2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．實驗中認為細繩對小車的作用力F等于沙和桶的總重力mg.根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出a－F

圖線．發(fā)現(xiàn)橫軸上的截距OA較大，明顯地超出了偶然誤差的范圍，這是由于在實驗中沒有______________平衡摩擦力解析細繩對小車的拉力F達到一定的數(shù)值前，小車仍靜止，表示木板的摩擦力不能忽略，同時也表明該同學做實驗時，沒有給實驗裝置平衡摩擦力．答案給實驗裝置平衡摩擦力變式訓練2

如果某同學根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出的a－F圖線如圖所示，則：實驗中出現(xiàn)誤差的原因是什么？平衡摩擦力時，長木板的傾角過大解析當力F為零時，加速度不為零，就說明當力為零時，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受滑動摩擦力，所以應(yīng)重新調(diào)整木板，平衡摩擦力．四、實驗注意事項例4在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，當作用力一定時(懸掛的小盤和重物所受的重力不變)，探索加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，下列說法正確的是(

)

A．平衡摩擦力時，應(yīng)將小盤用細繩通過定滑輪系在小車上

B．每次改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力

C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源

D．小車運動的加速度可用天平測出小車的質(zhì)量M和小盤和重物的質(zhì)量m，用公式求出B解析在平衡摩擦力時，不應(yīng)將裝沙的小桶通過定滑輪連在小車上，而是在木板后端墊上適應(yīng)厚度的薄片，再觀察小車能在木板上帶著紙帶勻速下滑即可，故選項A錯誤，B正確；操作時應(yīng)先接通打點計時器的電源再放開小車，故選項C錯誤；牛頓第二定律是本實驗要達到的目標，不能把它作為理論根據(jù)來計算加速度，其加速度只能從紙帶提供的數(shù)據(jù)計算得出，故選項D錯誤．答案B光電門1光電門2擋光板△xX&t方案三：利用氣墊導軌來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系光電門數(shù)字計時器拓展探究課堂小結(jié)