实验-探究加速度与力、质量的关系

1、第4章第2节 实验 探究加速度与力、质量的关系1.探究加速速度与力力的定量量关系。2.探究加速速度与质质量的定定量关系系。采用控制制变量法法1.当质量一一定时，研究加加速度与与合外力力的关系系aF合。2.当力一定定时，研研究加速速度与质质量的关关系a1/m。mF1mF2F1F2m2Fm1m2m1F结论：当物体质质量一定定时，物物体的加加速度随随着力的的增大而而增大。结论：当力的大大小一定定时，物物体的加加速度随随着质量量的增大大而减小小。注意：这这里的力力指的是是物体所所受的合合外力先要明确确几个问问题2.如何由实实验得出出结论?1.怎么设计计这个实实验?测量哪些些量?怎么测量量?a、F、m求

2、出物体体所受的的合力m：a:F:天平？数据处理理m不变时，a与F关系F不变时，a与m关系钩码纸带打点计时器小车小车:打点计时时器:测量小车车运动过过程中的的加速度度钩码：重重力提供供拉力研究对象象，可用用天平称称其质量量合力F= ?GFNFf实验装置置1.合外力在在什么时时候等于于线的拉拉力？2.线的拉力力在什么么时候等等于钩码码的重力力？平衡摩擦擦力：将将长木板板平放在在实验桌桌上，在在长木板板的不带带定滑轮轮的一端端下面垫垫上一块块薄木板板，反复复移动薄薄木板的的位置，直至小小车在斜斜面上运运动时以以保持匀匀速运动动状态，这时小小车受到到的摩擦擦力(包括小车车所受摩摩擦力和和打点计计时器对

3、对小车之之后所拖拖纸带的的摩擦力力)恰好与小小车所受受的重力力在斜面面方向上上的分力力平衡。理论计算算表明：在钩码质量量远小于于小车质质量时，线的的拉力近似似等于钩钩码的重重力。砝码，一一端有定定滑轮的的长木板板，细线线，纸带带，导线线，夹子子，小盘盘，天平平，小车车，打点点计时器器，交流流电源，复写纸纸，刻度度尺。1用天平平测出小小车和重重物的质质量，并并把数值值记录下下来。2按图所所示将实实验器材材安装好好(小车上不不系绳)。3平衡摩摩擦力：在木板板无滑轮轮的一端端下面垫垫一薄木木板，反反复移动动其位置置，直到到打点计计时器正正常工作作后不挂挂重物的的小车在在斜面上上做匀速速直线运运动为止

4、止(纸带上相相邻点间间距相等等)。4将重物物通过细细绳系在在小车上上，接通通电源放放开小车车，用纸纸带记录录小车的的运动情情况；取取下纸带带并在纸纸带上标标上号码码及此时时所挂重重物的重重力。5保持小小车的质质量不变变，改变变所挂重重物的重重力，重重复步骤骤4，多做几几次实验验，每次次小车从从同一位位置释放放，并记记录好重重物的重重力，以以及计算算出相应应纸带的的加速度度填入表表格1。F/ Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5当小车质量不变时次数F/Na/m s -2123450.100.1460.200.3020.300.4280

5、.400.5920.500.7511.探究加速速度与合合力的关关系如何更直直观地处处理数据据？m/ kga/ms -20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2当拉力不变时次数m/kga/m s -2123451/m (kg -1)2.502.001.331.000.830.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.2902.探究加速速度与质质量的关关系1/m (kg -1)a/ms -20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5（三）实实验结论论m一定时，aFF一定时

6、，a 1/mF/ Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.51/m (kg -1)a/ms -20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.51在实验验中，我我们认为为钩码的的重力就就等于小小车所受受的合力力但这这是有误误差的，只有在在小车质质量比较较大，钩钩码重力力比较小小，且木木板合理理倾斜的的情况下下，实验验结果才才比较理理想2在长度度测量过过程中也也存在偶偶然误差差，可多多次测量量取平均均值3利用描描点作图图时使尽尽量多的的点在直直线上，不能在在直线上上的点尽尽量对称称分布于于直线两两侧，离离直线较较远的

7、点点看做是是错误的的数据，可舍去去不予考考虑1平衡摩摩擦力时时不要挂挂重物，整个实实验平衡衡了摩擦擦力后，不管以以后是改改变盘和和砝码的的质量，还是改改变小车车及砝码码的质量量，都不不需要重重新平衡衡摩擦力力。2实验中中必须满满足小车车和砝码码的总质质量远大大于小盘盘和砝码码的总质质量。只只有如此此，砝码码和小盘盘的总重重力才可可视为与与小车受受到的拉拉力相等等。3各纸带带上的加加速度a，都应是是该纸带带上的平平均加速速度。4作图象象时，要要使尽可可能多的的点在所所作直线线上，不不在直线线上的点点应尽可可能对称称分布在在所作直直线两侧侧。离直直线较远远的点是是错误数数据，可可舍去不不予考虑虑。

8、5释放时时小车应应靠近打打点计时时器且先先接通电电源再放放开小车车。保持力不不变设计对比实验保持小车车质量不变变另一个方方案（一）实实验方案案原理x1x2F1F2在相同的的时间内内，两小小车移动动的距离离分别为为:a1/a2=x1/x2测量出x1、x21.控制m不变，探探究a与F的关系。2.同理，控控制F相同，探探究a与m的关系。保持物体体的质量不变变，测量物物体在不不同的力力作用下下的加速速度，分分析加速速度与力力的关系系小车质量 M = g，车上砝码质量 m = g，小盘质量 M= g次数小车 1小车 212345位移x1/cm位移x2/cm(M +m2)(表示F2大小)盘中砝码码m230

9、00105020304060盘中砝码码m1(M +m1)(表示F1大小)70F2 / F1x2 /x1O次数1234x2x1F2F1结论：m一定时，aFaFa1a2为什么x2/x1可以表示示小车2的加速度度a?为什么F2/F1可以表示示小车2所受的拉拉力F?保持物体体所受的的力相同，测量不不同质量量的物体体在该力力作用下下的加速速度，分分析加速速度与质质量的关关系小车质量 M = g，小盘质量 m = g，盘中砝码质量 M= g次数小车1小车212345位移x1/cm位移x2/cmM+m2车上砝码码m230065010050150200250车上砝码码m1M+m1300小车1质量M1小车2质量

10、M2x2 /x1O次数1234M2/M1x2x1M2M1M1/M2M1M2a1a2x2 /x1Om1a结论：F一定时，a1/m为什么x2/x1可以表示示小车2的加速度度a?为什么M2/M1可以表示示小车2的质量m?为什么M1/ M2又表示小小车2的1/m?（二）误误差分析析1小车质质量m应比重物物的质量量m大得多，其原理理将在后后面的牛牛顿运动动定律的的应用中中专门讨讨论。二二者差距距越小，图象线线性越差差。2夹口的的密合性性能，是是造成误误差的原原因之一一。由于于小车的的质量和和速度较较大，夹夹子不易易夹住小小车的后后拖线；有些时时候夹子子夹住一一根拖线线，而另另一根未未被夹住住，对应应小车仍仍向前运运动，这这