实验：探究加速度与力、质量的关系1.ppt

2 实验：探究加速度与力、质量的关系,加速度,质量,1物体运动状态变化的快慢，也就是物体_的大小， 与物体的_有关，还与_的大小有关,2探究加速度与力的关系的基本思路：,物体受力,保持物体的质量不变，测量物体在_ 的作用下的 _ ，分析_ 与_ 的关系，如果 a 与 F 成 _比，则 aF 图象是一条过_,不同的力,加速度,加速度,力,正,原点的直线,3探究加速度与质量的关系的基本思路：,保持物体所受的力相同，测量_的物体在该力作用 下的_，分析_与_的关系如果 a 与 m,过_,不同质量,加速度,加速度,质量,正比,原点的直线,4在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两 位同学通过测量，分别作出 aF 图象，如图 421 甲、乙中 的 A、B 线所示，试分析：,图 421,(1)A 线不通过坐标原点的原因是：_； (2)B 线不通过坐标原点的原因是：_.,解析：(1)A 线在 F 轴上有一定的截距，表明 F 达到一定的 值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦 力不够引起的 (2)B 线在a 轴上有一定的截距，表明F 为 0 即不加 F 时小 车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角太大， 即平衡摩擦力过度引起的,答案：没平衡摩擦力或平衡摩擦力不够,平衡摩擦力过度,5关于物体运动状态的改变，下列说法中正确的是(,),A.物体运动的速率不变，其运动状态就不变,D,B.物体运动的加速度不变，其运动状态就不变 C.物体运动状态的改变包括两种情况：一是由静止到运动， 二是由运动到静止 D.物体的运动速度不变，我们就说它的运动状态不变 解析：速率不变，只是速度的大小不变，方向可能改变， A 错；加速度不变，速度在改变，运动状态改变，B 错；速度 改变，运动状态就改变，C 错,探究加速度与力、质量的关系,【实验目的】,(1)了解如何描述物体的运动状态，明确物体运动状态的改,变必有加速度,(2)掌握控制变量法,(3)理解加速度和力、质量的关系，并知道得出这个关系的,实验思想和实验方法,【实验原理】,(1)控制变量法,控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化 关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法本实验有 F、 m、a 三个参量，研究加速度 a 与 F 及 m 的关系时，应先控制 一个参量不变，研究另外两个参量之间的关系在该实验中要 求先控制小车的质量 m 不变，改变小车所受的拉力 F，讨论 a 与 F 的关系；再控制小车所受的拉力 F 不变，改变小车的质量 m，讨论 a 与 m 的关系,(2)要测量的物理量,小车与其上面砝码的总质量 m；,小车受的拉力 F(用天平测出小盘和盘内砝码的总质量,m，由 Fmg 算出)；,小车的加速度 a(通过打点计时器打出的纸带测算出) (3)测量(或比较)物体的加速度,直接测量法：对初速度为零的匀加速直线运动，可以用,以在运动物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出 的点来测量加速度,比较法：因为探究的是加速度与其他量之间的比例关系， 因此，测量不同情况下(即不同受力时、不同质量时)物体加速 度的比值，就可以了,【实验器材】,打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长 木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、 刻度尺,【实验步骤】,(1)用天平测出小车和重物的质量分别为 m、m，并把数,值记录下来,(2)按图 422 将实验器材安装好(小车上不系绳),图 422,(3)平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反 复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在 斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等),(4)将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，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及此时 所挂重物的重力 mg.,(5)保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤 (4)，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应 纸带及重物的重力 m1g，m2g，.,(6)保持小车所受合外力不变，在小车上放砝码，并测出小 车与所放砝码的总质量 m，接通电源，放开小车用纸带记录小 车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码,(7)继续在小车上放砝码，重复步骤(6)，多做几次实验，在,每次得到的纸带上标上号码,【数据处理】,(1)质量一定，加速度与受力的关系.,由表中数据，作出 aF 图象,(2)物体的受力一定，加速度与质量的关系.,(3)结论,受力,正比,aF,aF 图象是一条过原点的斜线，即当质量一定时，物体 的加速度与_成_表达式为_,时，其加速度与_成_表达式为_,【误差分析】,质量,反比,a,1 m,(1)小车质量 m 应比重物的质量 m大得多，两者差距越小， 所得图象越差 (2)夹口的密合性能是造成误差的原因之一由于小车的质 量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有些时候夹子夹 住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车仍向前运动，这些 都是造成位移误差的原因,(3)小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰到定滑 轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移偏小， 产生误差 (4)两个图象问题 A如出现图 423 中的直线，说明平 衡摩擦力时，平衡过度了，即拉力 F0 时， 已产生加速度，其加速度是由多余重力的分,力造成的,B图中的直线，说明平衡摩擦力不够，因为拉力为 F0 时才产生加速度,图 423,【例 1】做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，主,要的步骤有：,A将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上，取两个,质量相等的小车，放在光滑的水平长木板上,B打开夹子，让两个小车同时从静止开始运动，小车运 动一段距离后，夹上夹子，让它们同时停下来，用刻度尺分别 测出两个小车在这一段相同时间内通过的位移大小,C分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移大小 与小车所受的水平拉力的大小的关系，从而得到质量相等的物 体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系,D在小车的后端也分别系上细绳，用一只夹子夹住这两,根细绳,E在小车的前端分别系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各 挂一个小盘，盘内分别放着数目不等的砝码，使砝码盘和盘内 砝码的总质量远小于小车的质量，分别用天平测出两个砝码盘 和盘内砝码的总质量,上述实验步骤，正确的排列顺序是_,解析：本题考查的是实验步骤，对于实验的一些常识，必 须牢记于心，结合本实验步骤，不难排列出正确的顺序,答案：AEDBC,【例 2】在质量一定，研究加速度与力的关系时，某同学,根据精确的测量，记录数据如下表：,(1)根据表中的数据在图 424 所示坐标系中作出 aF,图象,(2)图线不过原点的原因可能是_,图 424,解析：(1)aF 图象如图 425 所示,(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；由 aF 图象可知， 当力 F0.1 N 时，小车没有动，说明此时小车所受的摩擦力没 有完全被平衡掉,图 425,答案：见解析,【例 3】用如图 426 所示的装置研究在作用力 F 一定 时，小车的加速度 a 与小车质量 M 的关系，某位同学设计的实 验步骤如下：,A用天平称出小车和小桶及其内部所装沙子的质量 B按图装好实验器材,C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶,D将电磁打点计时器接在 6 V 电压的蓄电池上，接通电 源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带 上标明小车质量,E保持小桶及其内部所装沙子的质量不变，增加小车上的 砝码个数，并记录每次增加后的 M 值，重复上述实验,F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值 G作 aM 关系图象，并由图象确定 aM 关系,图 426,(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应,排在_实验步骤之后,(2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_,改为_,(3) 在 上 述 步 骤 中 ， 处理不恰当的是 _ ， 应 把 _改为_,解析：实验中把小桶及其内部所装沙子的重力看做与小车 所受的拉力大小相等，没有考虑摩擦力的作用，故必须平衡摩 擦力电磁打点计时器接在 6 V 电压的蓄电池上将无法工作， 必须接在 6 V 交流电压的学生电源上作 aM 关系图象，得 到的是曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作,答案：(1)平衡摩擦力,B,(2)D 6 V 电压的蓄电池 (3)G 作 aM 关系图象,6 V 交流电压的学生电源,【触类旁通】,1在做“物体的质量一定，探究物体的加速度 a 和物体受 到的合外力 F 的大小关系”实验时，利用测得数据计算出物体 的加速度后，将计算出的加速度值记录在下面反映加速度 a 和 力 F 的关系表中：,(1)根据上表中所列数据，画出物体的 aF 图象,图 427,答案：物体的 aF 图象如图 14 所示,图 14,(2)从图象可以判断出：当物体的质量 M 一定时，物体的加 速度a与物体受到的合外力F的关系是_. (3)由作出的 aF 图象可知，小车质量 M_kg.,加速度 a 与合外力 F 成正比,0.5,2若测得某一物体受力 F 一定时，a 与 m 的关系数据如下,表所示.,图 428,答案：（1）如图 15 所示,图 15,(2)反比关系,实验数据的图象处理 1图象法的意义：,当物理量与决定物理量的因素所满足的关系不明显时，可 采用图象处理数据，这是一种重要的处理数据的方法这种方 法常与控制变量法结合在一起使用,比如加速度是由物体所受的合外力与物体的质量共同决定 的，直接研究实验数据不见得能看出它们所满足的规律，如果 使用图象处理实验数据，加速度与合外力、质量的关系就会一 目了然,2处理方法：,(1)结合控制变量法，在质量不变的条件下研究加速度与合 外力的关系，在图 429 中作出 aF 的关系图象；在外力不 变的条件下研究加速度与质量的关系，在图 4210 中作出,方法,图 429,图 4210,(2)坐标点的处理方法：使尽可能多的点在直线上，不在直 线上的点要在直线两侧均匀分布，离图象太远的点是坏数据， 是应该剔除的这种处理图象的方法叫“拟合法”,【例 3】某同学