第四章2实验探究加速度与力、质量的关系.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,1m,(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F0.1N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6V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6V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6V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)D6V电压的蓄电池(3)G作aM关系图象,6V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】某同学在做“当外力一定