《实验：探究加速度与力质量的关系》上课用

1、2实验:探究加速度与力、质量的关系1复习思考牛顿第一定律从牛顿第一定律你能做出那些思考？物体运动状态改变的原因是什么运动状态变化速度变化加速度力迫使表现为产生产生力是产生加速度的原因2质量是惯性大小的量度 相同力作用下 质量大，运动状态难改变，惯性大。质量小，运动状态易改变，惯性小 。运动状态-速度运动状态改变-速度改变产生加速度质量惯性状态改变的难易加速度的大小3法拉利F2003-GA赛车与著名战斗机“飓风2000”思考：物体加速度a和哪些因素有关？4加速度大小与物体受力大小有关加速度还与物体质量有关质量一定时，受力越大，其加速度越大受力一定时，质量越小，其加速度越大。 注意：这里的力指的是

2、物体所受的合外力。5明确几个问题:1.实验要说明什么问题?3.如何由实验得出结论?2.怎么设计这个实验? a与F关系? a与m关系?1.测量哪些量?2.怎么测量?数据处理控制一个量不变 a、F、m m： a:F:天平打点计时器物体所受的合力6研究方法：控制变量法保持物体的质量不变，测量物体在不同作用下的加速度，分析加速度与合外力的关系。保持物体所受力合外力相同，测量不同质量的物体在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。7制定实验方案、设计实验 小车、打点计时器、纸带、学生电源、一端带滑轮的长木板、细线、刻度尺、天平、钩码2.物体的质量用测量天平1.怎样测量物体的加速度？3.怎样给小车提供一个

3、恒定的合力？实验器材：8实验探究问题1如何测量加速度？问题2如何测量小车受到的拉力？问题3如何减小摩擦力的影响？方案一：9实验探究实验过程3（1）用天平测出小车和小盘的质量 M 和m，并把 数据记录下来(要求：M m) 说明：M 为小车以及小车上的砝码的总质量 m 为小盘以及小盘上的砝码的总质量注意:只有当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时,小车所受拉力F才近似等于盘和砝码的总重力. 即M m时，F=mg10实验过程3（1）用天平测出小车和小盘的质量 M 和m，并把数据记录下来(要求：M m)（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上（3）平衡摩擦力（4）把细绳系在

4、小车上，并绕过定滑轮，先通电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力（5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为m1的小物体，重复上述实验（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材11例：平衡摩擦力将长木板不带滑轮一端适当垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。怎样就算平衡好摩擦力了？12实验探究数据处理数据采集1在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度 ai ( i = 1、2、)，并记录在表格中13实验探究数据处理数据分析2用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示牵引力F作a F 图象0.200.300.400.500

5、.600.300.100.150.210.26F/Na/ms200.100.200.300.400.200.400.60a F 图象是一条过原点的倾斜直线a F14实验探究加速度 a 与物体的质量 m 的关系控制变量1实验设计保持小车所受合外力不变，改变小车的质量 m，分析加速度 a 与质量 m 的关系装置设计215实验探究实验过程3（1）用天平测出小车质量 M ，并把数据记录下来（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把 悬挂小盘的细绳系在小车上（3）平衡摩擦力（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通 电源再放开小车，取下纸带，标注小车质量（5）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量为

6、m1，重复上述实验（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材16实验探究数据处理数据采集1在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度 ai ( i = 1、2、)，并记录在表格中17实验探究数据处理数据分析2问题1a m 为曲线能否说明 a 与m 成反比？问题2如何进步研究？a0m0.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.29018m/ kga/ms -20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2a/ms -20.20.4

7、0.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg -1m1/kg -12.502.001.331.000.83m10.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.29019a0mm1实验结论3a 图象是一条过原点的倾斜直线1m说明：在牵引力一定时， a 与m 成反比20方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。1.怎样测量（或比较）物体的加速度？2.怎样提供和测量物体所

8、受的拉力F ？211、控制m相同，探讨加速度a与F的关系实验方案原理：如图所示x1x2F1F2F1, F2，在相同的时间内:x1= a1t2x2 = a2t2a1/ a2=x1/x2测量出x1 、x2 2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系22m一定时：F一定时： 只需验证：（ ）（ ）m光滑水平面F23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24图 1 : 气垫导轨装置25图 2 :滑块和挡光片 26图 3: 光电门 27结果分析:某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是: aF0没有平衡掉摩擦力28例 某两个同学用图4-2-5所示的装置（图

9、中A为小车，B为带滑轮的长木板，C为水平桌面），分别在探究加速度与外力间的关系实验中，各自得到的图象如图4-2-6中甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是 ，乙是 木板倾角过大木板倾角过小29 一句话，物理学的规律不是通过有限的几个实验“归纳”出来的，本节实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验。 有了这样的认识，就大可不必因为数据与书本不一致而苦恼，更不能随意更改记录去“凑数”，也许，这样的差异孕育着新的发现，或至少能检验出你的错误。我们的责任是忠实地记录一切原始数据30Fa0a0mm11、要平衡小车的摩擦力;2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量;3、图象法处理实验数据技巧.课堂小结：注意3

10、1课堂总结力是产生加速度的原因在物体质量一定时，其加速度与所受合外力成正比在物体所受外力一定时，其加速度与质量成反比321整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小车所受动力(小车重力沿斜面方向的分力)与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力)大小相等平衡摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点的间隔是均匀的，则表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木板的位置实验注意事项332平衡摩擦力后，每次实验时必须满足在小车上所加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进行只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等343改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离定滑轮的一端)，并应先接通电源，再放开小车，且在小车到达定滑轮前应按住小车4各纸带的加速度a，都应是该纸带的平均加速度5作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧351小车质量m应比重物的质量m大得多，其原理将在后面的牛顿运动定律的应用中