《实验：探究加速度与力、质量的关系》课件

第四章运动和力的关系2.实验：探究加速度与力、质量的关系目录CONTENTS1

学习目标2

情景引入3

新课讲解4

课堂练习5

课堂小结

1、探究加速度与力的关系

2、探究加速度与质量的关系

3、掌握利用图象处理数据的方法学习目标

图所示是超市中常用的手推车．我们要用同样大小的力推动它，空车时容易还是装满货物的时候容易？由此，我们能得出什么结论呢？在水平面上用大小不同的力去推动同一辆小车，用力大，则小车运动的距离就大；用力小，则小车运动的距离就小．那么物体被加速与什么因素有关呢？我们又能得出什么结论呢？情景导入

物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？研究方法：保持m不变，研究a与F的关系;保持F不变，研究a与m的关系。控制变量法猜想：m一定，a∝F；

F一定，a∝1/m。思考：如何设计实验?提出问题2.如何由实验得出结论?1.怎么设计这个实验?1.测量哪些量?2.怎么测量?数据处理：m不变时，a与F关系；F不变时，a与m关系。a、F、m

m：a:F:天平求出物体所受的合力打点计时器思考1.学会用控制变量法探究物理规律。2.探究加速度与力、质量的关系。3.掌握利用图像处理数据的方法。实验目的：实验原理：(控制变量法)1.控制质量不变，探究加速度与外力的关系；2.控制外力不变，探究加速度与质量的关系。实验器材（一）、实验器材:纸带及复写纸、打点计时器、小车、细绳、砝码、一端附有定滑轮的长木板、小木块、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺。如何测出小车的加速度、质量、力（合外力）？1、可用天平测出小车质量M2、从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a研究对象，如何测小车受到的合外力F？物理量测量:平衡摩擦力研究对象，为简化运算，如何做可以让绳的拉力等于小车受到的合外力F？Ff3、F合测量:GFNGG1FNfG1=f.G2F原则：利用重力的分力平衡摩擦力和斜面弹力。小车受到的合外力等于绳的拉力F为再简化，如何让拉力等于钩码重力（即合外力等于钩码重力）？

标准：将木板垫上薄木块，使小车在不挂钩码，但要连接纸带，观察纸带上点均匀即可）.注意：只需平衡一次摩擦力实验步骤:1.用天平测出小车的质量。2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。4.改变钩码质量，多测几组数据。5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。6.设计表格，记录实验数据。数据处理如何更直观地处理数据？保持m小车不变，研究a与F的关系;作图时，要使尽量多的点在直线上，不在直线上的点应对称分布在直线的两侧，误差较大的舍去.结论：保持m不变，a与F合成正比保持F不变，研究a与m小车的关系。结论：保持F合不变，a与m成反比

怎样化曲线为直线？在误差允许的范围内，加速度与力成正比，与质量成反比。即：实验结论1、实验的研究方法

2、实验的注意事项

3、数据的处理方法

4、实验结论

——控制变量法

⑴平衡摩擦力⑵m

（槽码）<<M（小车）——图像法要点：设法使图线成一条(过原点的)直线⑴质量一定时，加速度与力的大小成正比⑵力的大小一定时，加速度与质量成反比课堂小结1.如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置：(1)如图是实验时平衡摩擦力的情形，其中正确的是________(选填字母)．B解析：(1)平衡摩擦力时，小车要在无拉力的情况下进行，不需要挂槽码，让小车拖着纸带匀速下滑，故选项B最恰当．

C

平衡摩擦力法控制变量法近似法图像法化曲为直法

3．某同学“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验装置如图所示，图中A是质量为m1的小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的固定长木板上，P(砂桶和砂)的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出弹簧测力计的示数F，不计轻绳与滑轮、滑轮与轮轴的摩擦和滑轮的质量．(1)为了减小实验误差，下列做法正确的是________．A.先释放小车，后接通打点计时器的电源B．该实验拉小车的轻绳不需要与木板平行C．该实验砂桶和砂的总质量不需要远小于小车的质量D．滑轮摩擦要足够小，绳的质量要足够小CD解析：(1)A错：实验时应先接通打点计时器的电源再放开小车，使纸带上打出足够多的点．B错：为保证小车所受合力恰好是轻绳的拉力，轻绳必须与木板平行．C、D对：本实验中弹簧测力计的示数即为轻绳的拉力，不需要用砂和砂桶的总重力代替轻绳拉力，所以不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，但滑轮摩擦和轻绳的重力会影响示数，所以滑轮摩擦要足够小、绳的质量要足够小．(2)如图是实验过程中得到的一条纸带，O、A、B、C、D为选取的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为：8.00cm、17.99cm、30.00cm、44.01cm，若打点计时器的打点频率为50Hz，则由该纸带可知小车的加速度大小为________m/s2(结果保留三位有效数字)．

2.01(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图像可能是下列选项中的________．B解析：遗漏了平衡摩擦力这一步骤，由于摩擦力的影响，当拉力为一较小值时，加速度仍为0，故选B.4．某实验小组用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系，重物通过滑轮用细线拉着小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，实验中力传感器的拉力为F，保持小车[包括位移传感器(发射器)]的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系．(1)关于实验操作，下列说法正确的是________(填序号)．A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D．实验应满足重物的质量远小于小车的质量A解