二节实验探究加速度与力质量关系.ppt

第二节 实验 探究加速度与力、质量的关系,二、实验设计,研究做匀加速运动的小车的加速度a与所受拉力F及小车的质量M的关系,需要测定的物理量：a、F、M,小车质量M用天平测量,小车所受拉力（合力）F与托盘和砝码的重力相等？,小车的加速度a ,（1）在质量相同时：研究加速度a和外力F的关系,一、研究方法：,（2）在相同外力作用下：研究加速度a和质量m的关系,控制变量法,0 1 2 3 4 5 6,T=0.1s,S4S1=3aT2,SS=3aT2,SS=3aT2,本实验至少打需58条纸带，计算出58个加速度，用于画图象（注意要在每条纸带上注明拉力大小和小车质量大小）,测定小车的加速度a 的方法：,（1）用打点计时器打得的纸带求小车的加速度,（2）用公式：,测出x与对应的时间t，则可求出加速度,小车从静止开始做匀加速运动时,如果测出两辆初速度为零的匀加速运动的小车在相同时间内的位移x1、x2，则位移之比就是加速度之比，即：,两辆小车并排放置，前端各系一条细绳，细绳的另一跨过定滑轮各挂钩码，两小车后端也各系一条细绳，一起被一个夹子夹着使两车静止,打开夹子，两车同时开始运动，关上夹子，两车同时停下来，可保证两车运动时间相同。,测出两车的位移，就可知道它们加速度的关系,实验一、,(1)两车质量相同，所受拉力（合力）：,让两车由静止开始匀加速运动相同时间，测出它们的位移x、x,实验,实验现象：,则：,实验结论：物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比,或,即：,几点说明：,（1）若让多辆小车由静止开始匀加速运动相同时间,在质量一定的情况下，测得多个外力（ F1、F2、F3）对应的加速度（a1、a2、a3）,可画出aF图象，并从中得出结论，则所得结论更可靠,实验结论： 物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比,即：,(2),两车所受拉力（合力）相同 ，质量不同：,让两车由静止开始匀加速运动相同时间，测出它们的位移x、x,实验,实验现象：,则：,实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比,或,即：,在受力一定的情况下，测得多辆小车质量分别为m1、m2、m3时对应的加速度a1、a2、a3,可画出am图象应为,改画为 图象,实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比,即：,需要测定的物理量：a、F、m,小车质量m用天平测量,可以用钩码改变质量,小车所受拉力（合力）F与沙和沙桶的总重力相等?,小车的加速度a ,用打点计时器打得的纸带求小车的加速度,三、实验设计（2）：,（）实验装置：,（）实验器材：,砝码若干（用来改变小车质量） 天平（用来测量沙桶与沙的总质量）,纸带、,小车、,带定滑轮的长木板、,沙桶和沙、,细线、,打点计时器、,交流电源、,刻度尺,复写纸、,（4）实验步骤及数据处理,1、研究保持小车的质量不变时，加速度与力的关系,在小车前端系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮下端可挂沙桶。（细绳平行轨道、纸带拉直）,将打点计时器固定于长板上,将小车放在水平板上,在小车的后面安装一条打点计时的纸带。,微抬起平板有打点计时器的一端，使小车恰好能沿平板匀速滑下，用另一平板插入水平板下（平衡摩擦力小车附带纸带但不要挂沙桶）。,让小车停在打点计时器附近,在细绳下端挂上沙桶，先按下打点计时器开关，再放开小车，使小车做匀加速运动。小车所受合力与沙桶和沙的总重力相等,记下小车受到的合力的数值,利用纸带计算相应的加速度的数值，填入表格内。,结论：保持物体的质量不变时，加速度与合力成正比。,增减沙桶中的沙子，改变小车所受到的合力，再重复上述实验4次，将小车所受合力的不同数值和相应的加速度填入表格。,将得到的数据处理到图象上，作出aF的图象,这些点在一条过原点的直线上,2、研究物体受力不变时，加速度与质量的关系,将上述实验过程中，所挂沙桶和沙的重力不变，改变小车质量4次，记下记下小车质量的不同数值及测出相应的加速度的数值，填入表格。,得到的数据处理到图象上，作出a1/m的图象,点在一条过原点的直线上,结论：保持物体合力不变时，加速度与质量成反比。,测数据前必须要平衡摩擦，否则作出的图线将不过原点,满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质量: 挂托盘与砝码的总质量逐渐加大，但不要过大，质量过大，会使图象线性变差,误差分析,平衡摩擦力时倾角过大,未平衡摩擦力 或平衡摩擦力时倾角过小,托盘与砝码的质量没有远小于小车质量,图1、2中图线斜率都表示小车与砝码总质量的倒数,图线3斜率表示合力F,横轴截距表示小车所受的阻力大小,实验注意一：平衡小车的摩擦力,关于小车的受力情况：,FN,F,f,G,m,m,研究a与F（合力）的关系平衡摩擦力,小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡,绳子的拉力就等于小车所受合力 调节定滑轮使绳与导轨平行,轻推一下小车,小车可作匀速直线运动,平衡摩擦力小车附