2014高一讲义40（4-2）牛二实验.doc

高一物理 讲义编号40 2014-11-06 第四章牛顿运动定律 第二节：实验探究加速度与力、质量的关系 学号 姓名 第四章 牛顿运动定律学案2实验：探究加速度与力、质量的关系【学习目标】1.学会用控制变量法研究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的aF、a图象.3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系【知识链接】1牛顿第一定律表明：力是改变物体的运动状态的原因物体运动状态改变的难易程度又与_有关2根据匀变速直线运动的规律求加速度(1)对于初速度v00的匀加速运动，位移xat2，所以a.(2)匀变速直线运动在连续相等时间内的位移差为_，即xaT2.3利用打上点的纸带，求加速度如图1所示，相邻计数点的时间间隔为T，则a图14实验器材小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、_、纸带、_、_5实验原理实验的基本思想控制变量法(1)保持研究对象即小车的_不变，改变小桶内砂的质量，即改变_，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力(2)保持小桶中砂的质量不变，即保持_不变，改变研究对象的_，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量【知识探究】一、实验方案的设计1三个物理量的测量方法体会近似法本实验的研究对象：放在“光滑”“水平面”上的小车在重物的作用下做匀加速直线运动(装置如图2所示)图2(1)小车质量的测量利用_测出，在小车上_砝码可改变小车的质量(2)拉力的测量当小桶和砂的质量_小车质量的情况下，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即Fmg.(3)加速度的测量：逐差法2实验数据的处理方法图象法、“化曲为直”法(1)研究加速度a和力F的关系以加速度a为纵坐标，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图3所示，若图象是一条_，就能说明a与F成正比 图3(2)研究加速度a与质量m的关系如图4所示，因为am图象是曲线，检查am图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难若a和m成反比，则a与必成_我们采取“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，以为横坐标，作出a图象，若a图象是一条直线，说明a与成_，即a与m成_图4二、实验步骤1用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来2按图5所示的装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车施加牵引力图53平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，直到轻推小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动，这时车拖着纸带运动时所受的摩擦力恰与车所受到的重力在斜面方向上的分力平衡4在小桶里放入适量的砂，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m，并记录下来把细线系在小车上，并绕过定滑轮悬挂砂桶(此时要调整定滑轮的高度使线与木板平行)，接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带，并设计表格如下.次 数123456小车加速度a/(ms2)砂和小桶的质量m/kg拉力F/N5保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量(要用天平测量)，按步骤4再做5次实验6在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值7用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力(大小近似等于砂和小桶的重力)，根据实验结果画出小车运动的aF图象，从而得出aF的关系8保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下根据实验结果画出小车运动的a图象，从而得出aM的关系.次 数123456小车加速度a/(ms2)小车质量M/kg1/M/kg19整理实验器材，结束实验三、注意事项1实验中应先接通电源后释放小车2在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡3改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量4作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去巩固训练例1在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，利用如图6所示的装置(1)本实验采用的实验方法是_ 图6A控制变量法B假设法C理想实验法(2)下列说法中正确的是_A在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小B在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量C在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a图象D当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示(小车质量保持不变)F/N0.200.300.400.500.60a/(ms2)0.100.200.280.400.52根据表中的数据在图7所示坐标系上作出aF图象 图7 图8图线不过原点的原因可能是_例2在“探究加速度与力、质量的关系”活动中，某小组设计了如图8所示的实验装置图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使_；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量_小车的质量(选填“远大于”、“远小于”、“等于”)(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为_(3)实验中获得数据如下表所示：小车、的质量均为200 g.实验次数小车拉力F/N位移x/cm10.10.246