实验探究加速度与力质量的关系.ppt

第二节 实验： 探究加速度与力、质量的关系,本课件由飞鸥网制作 ,问题,物体运动状态变化的快慢和什么有关？,1、质量,2、受力,生 活 再 现,更多资源尽在 飞鸥网 ,m,m,F1,F2,m1,m2,F,F,F1F2,m1m2,定性讨论1,定性讨论2,理 论 推 理,思考：,如何研究物体的加速度与力、质量之间的定量关系？,实验的基本思路是什么呢？,控制变量法,“a”与“F”、“m” 二个物理量均有关系， 应该从何处入手呢？,实验的探究思路确定为两个方面： 一是保证质量不变，探究加速度与外力的关系； 二是保证外力不变，探究加速度与质量的关系。,研究方法,实 验 探 究,方案一：,利用打点计时器来探究加速度与力、质量的关系,如何求加速度？,如何求质量？,如何求力？,（1）实验仪器,（2）实验步骤,（3）注意事项,（4）误差来源,实验器材,小车、一端附有滑轮的长木板、垫块、小桶和砂、细绳、钩码 打点计时器、纸带及复写纸、46V交流电源、两根导线、夹子 天平、砝码、刻度尺、两张坐标纸,实验步骤,(1)用天平测出小车和小桶的质量M和m (2)按图所示把实验器材安装好 (3)平衡摩擦力：A.用垫块将长木板垫成合适倾角的斜面，让车的重力下滑分量和摩擦力相平衡. B.使得不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动 C.平衡摩擦力时连上纸带，打点计时器正常工作。 D.平衡摩擦力以后，不能再改变倾角。垫块垫的位置要做标记，以便快速复位。,(4)将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码 (5)保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量，重复步骤(4)多次，每次在相应的纸带上做上标记，将数据填写在记录表格内 (6)建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以探究a与F的关系 (7)保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量M(在小车上增减砝码)，重复上述步骤(5)、(6)探究a与M的关系,注意事项：,小盘和砝码的质量要远小于小车的质量(mM)只有这样，小车受的拉力才可以近似等于砝码的重力。,平衡摩擦力：要将长木板的一端适当垫高，用小车的重力的分力将摩擦力平衡掉。平衡一次后此后不需重新平衡,平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。,方案二：,课本上参考案例中的实验方案,由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同,1、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速 直线运动。 2、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。,1、控制变量M，探讨加速度a与F的关系。,对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比：,正比于,2.控制变量F，探讨加速度a与M的关系。,在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比：,方案三：,利用气垫导轨、光电门和数字计时仪来探究加速度与力、质量的关系,更多资源尽在 飞鸥网 ,实验数据处理：,表格记录,如何更直观地处理数据？,运用数学工具处理非线性关系的数据。如变 a-m 图象为 a1/m 图象，即“变曲为直”。 进行线性化处理。,在反复试验的基础上得出结论,得出结论：,在反复应用于预测和实践都正确时才能成为定律,实验系统误差,本实验系统误差主要有两个来源： 平衡摩擦力不足或过度 平衡摩擦力不足或过度会导致图像不过坐标原点。 没有保证Mm 没有保证Mm会导致图像向着远离加速度轴弯曲。,更多资源尽在 飞鸥网 ,a,F,a,F,a,F,a,1/M,a,1/M,a,1/M,例1在“验证牛顿第二定律”的实验中备有下列器材： A打点计时器；B天平(带砝码)；C秒表；D低压直流电源；E纸带和复写纸；F导线、细线 G小车；H砂和小桶；I带滑轮长木板其中多余的器材是 (填代号) 缺少的器材是 ,C D,刻度尺,低压交流电源,例2有关验证牛顿第二定律的实验，实验装置如图所示，下列说法正确的是【 】 A.平衡运动系统的摩擦力时，应把装砂的小桶通过定滑轮拴在小车上。 B.连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行。 C. 平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动。 D.小车应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车。,BCD,例3在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法错误的是【 】 A.平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上。 B.每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力 C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D.小车运动的加速度，可从天平测出装砂小桶和砂的质量m及小车质量时，直接用公式a=mg/M求出(mM)。,A C,例4在验证“牛顿第二定律”的 实验中，当小车质量m不变时，a-F图像如图1所示，则小车的质量 m= . 如图2为小车质量不变实验所得aF图像，从图像上可以看到直线不过原点，其原因是 或 。 研究作用力一定，加速度与质量间关系时，不作a一M图线，而用a1/M图线，其原因是 。,0.71kg,未平衡摩擦力,aM图线为曲线，而a1/M图线为直线,平衡摩擦力不足,例5a，b，c，d四位同学做“验证牛顿第二定律”的实验，设小车质量和车上砝码质量之和为M，砂及砂桶的总质量为m，分别得出如图示的a，b，c，d四个图线，其中图a，b，c是a-F图线，图d是a-1/M图线，则以下说法中正确的是 A. a和b较好地把握了实验条件Mm Bc和d则没有把握好实验条件Mm Ca同学木板的倾角太小，而b同学长木板角度太大 Da、b、c三同学中，c同学较好地完成了平衡摩擦力 的操作,ABCD,2m 2.5m 3m 7m 10m,0.5/m 0.40 /m 0.33/m 0.14/m 0.10/m,2.83,2.35,2.00,0.75,0.41,m,总结： 1.M越大描点越接近坐标原点,2.车质量越小图像弯曲的误差越大,3.若恰好平衡了摩擦力加速度表达式如何变化？图像又如何变化？,4.图像不过原点的原因？,例7图乙是图甲的俯视图。两个质量相等的小车，放在水平桌面上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细线用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止。实验中可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的拉力。为了探究加速度大小和力大小之间