实验：探究加速度与力、质量的关系PPT学习教案

1、会计学1实验：探究加速度与力、质量的关系实验：探究加速度与力、质量的关系回顾: 加速度是描述_的物理量赛车为什么比普通小车加速快？ 赛车动力强大，牵引力大满载的货车比小车加速慢，原因又是什么呢？ 小车质量小物体的加速度与什么有关？是怎样的关系？ 受力大，加速度大；质量大，加速度小 速度变化快慢问题引入:4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系第1页/共27页 加速度a与力F和质量m都有关，我们是分别研究还是一起研究？ 控制变量法 1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系 这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法第2页/共27页实验设

2、计: 参考方案一:用打点计时器探究小车:打点计时器: 测量小车运动过程中的加速度a钩码: 重力提供拉力 研究对象, 天平称其质量m 合力F=?GFNFf怎样测量 m 、 a 、 F ？第3页/共27页平衡摩擦力：GG1FNfG1与摩擦力f平衡问：如果此时给小车加上一个沿斜面向下的拉力F，那它受到的合力F=? 方法：不挂小盘和钩码，将木板的一端稍作垫高，逐渐调节木板的倾角，直到使小车拖着纸带匀速下滑（纸带上打下的点间距相等）gmF整个实验只需进行一次平衡摩擦力的操作钩码的重力，即第4页/共27页绳子的拉力等于钩码的重力吗？ 不等于！因为钩码向下加速，所以绳子的拉力小于钩码的重力. 小车所受的合外

3、力F近似等于钩码所受的重力的条件: 1、平衡了摩擦力2、钩码的质量比小车质量小得多,即m m第5页/共27页例如：a与F的关系的有关数据资料如下表. (1)画出aF图象a a/(ms/(ms2 2) )1.981.984.064.065.955.958.128.12F F/N/N1.001.002.002.003.003.004.004.00(2)从图象可判定：当m一定时，a与F成正比1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系m一定， a F；第6页/共27页注意： 因实验中不可避免地出现误差，描出的点不完全在一条直线上 连线时应使直线过尽量多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较

4、远的点应视为错误数据，不予考虑 a与F成正比，图线是过原点的直线第7页/共27页例如：a与m的有关数据资料如下表. 实验实验次数次数加速度加速度a a/(ms/(ms2 2) )小车与砝码小车与砝码总质量总质量m m/kg/kg小车与砝码小车与砝码总质量的倒数总质量的倒数m m1 1/kg/kg1 11 10.290.290.200.205.05.02 20.250.250.250.254.04.03 30.220.220.300.303.33.34 40.180.180.350.352.92.95 50.160.160.400.402.52.52、控制F相同，探讨加速度a与m的关系第8页/共

5、27页(1)画出a 图象m1(2)从图象可以判定：当F一定时，a与m成反比F一定， a1/m第9页/共27页五、误差分析1质量的测量误差、纸带上打点计时器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用小盘及砝码的总重力代替小车受到拉力，存在系统误差3平衡摩擦力不准造成误差第10页/共27页实验原理:若物体作初速度为零的匀加速直线运动,则: 变形得: 在实验中，我们让两个小车同时运动同时停下,时间相同，则加速度的比值等于运动位移的比值，即:参考案例二22txa 221atx 2121xxaa第11页/共27页实验数据处理 次数次数1 12 23 34 4F1F2F1 /F2x1

6、x22121xxaa结论:2121FFaa物体的加速度与力成正比1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系第12页/共27页第13页/共27页次数次数1 12 23 34 4m1m2m2 /m1x1x22121xxaa结论:1221mmaa物体的加速度与质量成反比2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系第14页/共27页第15页/共27页例题1某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，画出了如图所示的三条图线，这三条图线表示实验中的_不同 小车的质量第16页/共27页解析过F轴上的某一点作一条平行于a轴的直线，与三条图线有三个交点，可以看出三个交点对应的纵坐标a的值不同，a的值越小，运动状态

7、越难改变，惯性越大，质量也就越大，答案这三条图线表示实验中的小车的质量不同第17页/共27页实验误差分析例2用如图所示的装置研究质量一定时，加速度与力的关系实验中认为细绳对小车的作用力F等于沙和桶的总重力mg. 根据测得的数据作出aF 图线发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有_平衡摩擦力第18页/共27页解析细绳对小车的拉力F达到一定的数值前，小车仍静止，表示木板的摩擦力不能忽略，同时也表明该同学做实验时，没有给实验装置平衡摩擦力答案给实验装置平衡摩擦力第19页/共27页变式训练2如果某同学根据测得的数据作出的aF图线如图所示，则：实验中出现误差的原因是什

8、么？平衡摩擦力时，长木板的倾角过大解析当力F为零时，加速度不为零，就说明当力为零时，小车仍在长木板上向下加速，其原因就是平衡摩擦力时长木板倾角过大，使得小车的重力沿斜面向下的分力大于小车所受滑动摩擦力，所以应重新调整木板，平衡摩擦力第20页/共27页四、实验注意事项例4在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当作用力一定时(悬挂的小盘和重物所受的重力不变)，探索加速度与质量的关系时，下列说法正确的是()A平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上B每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D小车运动的加速度可用天平测出小车的质量M和小盘和重物的质量m，用公式 求出gMma B第21页/共27页解析在平衡摩擦力时，不应将装沙的小桶通过定滑轮连在小车上，而是在木板后端垫上适应厚度的薄片，再观察小车能在木板上带着纸带匀速下滑即可，故选项A错误，B正确；操作时应先接通打点计时器的电源再放开小车，故选项C错误；牛顿第二定律是本实验要达到的目标，不能把它作为理论根据来计算加速度，其加速度只能从纸带提供的数据计算得出，故选项D错误答案B第22页/共27页光电门1光电门2挡光板xX & t方案三：利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva120第23页/共27页光电