实验探究加速度与力、质量的关系

第第 5 5 课时课时 实验实验 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 基础知识回顾基础知识回顾 实验原理实验原理 探究加速度 a 与力 F 质量 m 的关系时 应用的基本方法是 控制变量法 1 保持小车的质量不变 加速度与力成正比 2 保持牵引力不变 加速度与质量成反比 实验器材实验器材 打点计时器 纸带及复写纸片 小车 附有定滑轮的长木板 薄木垫 小盘 夹子 细绳 低压 交流电源 导线 学生天平 刻度尺 砝 实验步骤实验步骤 1 用天平测出小车和砝码的总质量 M 小盘和砝码的总质量 m1 把数据记录记下来 2 按照图 3 5 1 把实验器材安装好 只是不把悬挂小盘用的细绳系在车上 即不给小车加牵引力 3 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫小木垫 反复移动木垫的位置 直至小车在斜 面上运动时可以保持匀速直线运动状态 这时 小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的 重力在沿斜面方向上的分力平衡 4 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘 先接通电源 再放开小车 打点计时器在纸带上打下一 系列的点 打完点后切断电源 取下纸带 在纸带上标上该纸带的号码 5 保持小车和砝码的质量不变 在小盘里加入适量的砝码 把小盘和砝码的总质量 m2记录记下来 即 改变小车所受牵引力 重复几次步骤 4 6 在每条纸带上都选取一段比较理想的部分 按照 研究匀变速直线运动 实验中求加速度的方法 计算出各条纸带对应的加速度的值 7 用纵坐标表示加速度 a 用横坐标表示作用力 F 作用力的大小等于小盘和砝码总重力 根据实验 数据 画出小车的加速度与所受牵引力的关系的 a F 图象 如果这些点在一条过原点的直线上 便证明 了加速度与作用力成正比 8 保持小盘和砝码总质量不变 在小车上加砝码 m 重复上面的实验 用纵坐标表示加速度 a 用横 坐标表示小车和砝码的总质量的倒数 根据实验数据 画出小车加速度 a 小车和砝码的总质量的倒数 之间关系的图象即图象 如果这些点在一条过原点的直线上 便证明了加速度与质量成 mM 1 mM a 1 反比 注意事项注意事项 1 在实验中一定要使小盘和砝码总质量远小于小车和砝码的总质量 2 平衡摩擦力时不要挂小盘 应连着纸带 且接通电源 判断小车是否作匀速直线运动可以直接观察 也可以用打点计时器打出的纸带判定 各点间间距相等 3 小车应紧靠打点计时器 先接通电源后放开小车 且应在小车达到滑轮前按住小车 4 画 a F 和图像时 应使尽可能多的点在所作直线上 不在直线上的点应尽可能均匀分 mM a 1 布在直线两侧 误差分析误差分析 1 质量的测量误差 纸带上打点间隔距离的测量误差 拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差 2 因实验原理不完善造成误差 3 平衡摩擦力不准造成误差 如果忘记了平衡摩擦或平衡摩擦不准确都会造成误差 图 3 5 1 课后创新演练课后创新演练 1 1 为了更直观地反映物体的加速度 a 与物体质量 m 的关系 往往用二者的关系图象表示出来 该关系图 象应选用 A a m 图象B m a 图象 C 图象 D 图象 m a 1 a m 1 2 如图所示是测量物体沿斜面匀加速下滑的加速度的实验装置 下图是打点计时器打出的纸带 1 已知纸带上各相邻点的时间间隔为 T 则小车运动的加速度大小的表达式为 用所给的字母表示 2 若已知小车释放位置距桌面的高度 h 和到斜面底的距离 L 重力加速度为 g 小 车的质量为 m 测出的小车加速度大小 为 a 则可以得出斜面对小车的阻力的 表达式为 3 探究物体的加速度与力 质量的关系实验如下 1 在探究物体的加速度与力的关系时 应保持 不变 分别改变施加在物体上的水平拉 力 F 测出相对应的加速度 a 2 在探究物体的加速度与物体质量的关系时 应保持 不变 分别改变物体的质量 m 测出相对应的加速度 a 3 本实验也可以不测加速度的具体数值 通过测出两个初速度为零的匀加速运动 在相同时间内发生的位移 x1 x2来测量不同情况下物体加速度的比值 此比值 2 1 a a 4 如果图象是通过坐标原点的一条直线 则说明 m a 1 A 加速度 a 与质量 m 成正比 B 加速度 a 与质量 m 成反比 C 质量 m 与加速度 a 成反比 D 质量 m 与加速度 a 成正比 4 1 某校学习兴趣小组在研究 探索小 车速度随时间变化的规律 的实验 图是 某次实验得出的纸带 所用电源的频率为 50HZ 舍去前面比较密集的点 从 0 点开 始 每 5 个连续点取 1 个计数点 标以 1 2 3 各计数点与 0 计数点之间的距离依次为 d1 3cm d2 7 5cm d3 13 5cm 则 1 物体做 的运动 理由是 2 物体通 过 1 计数点的速度 1 m s 3 物体 运动的加速度为 a m s2 OABCDEF s1s2s3s4s5s6 d1 d2 d3 0123 2 某同学设计了一个探究加速度与物体所 受合外力 F 及质量 M 的关系实验 图为实验装置 简图 A 为小车 B 为打点计时器 C 为装有砂的砂桶 总质量为 m D 为一端带有定滑轮的 长木板 若保持砂和砂桶质量 m 不变 改变小车质量 M 分别得到小车加速度 a 与质量 M 及对应的 M 1 数据如表 1 所示 表 1 根据表 1 数据 为直观反映 F 不变时 a 与 M 的关系 请在图 所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系 并作出 图线 从图线中得到 F 不变时 小车加速度 a 与质量 M 之间存在的关 系是 某同学在探究 a 与 F 的关系时 把砂和砂桶的总重力当作 小车的合外力 F 作出 a F 图线如图所示 试分析图线不过原 点的原因是 图线上部弯 曲的原因是 在这个实验中 为了探究两个物理量之间的关系 要保