高中物理第4章牛顿运动定律第2节实验探究加速度与力质量的关系课件.pptx

1、第2节实验:探究加速度与力、质量的 关系,实验探究,实验基础,典例研习,实验基础 解读实验萃取精华,实验探究 探寻结论提升精度,一、数据处理 1.计算法:计算加速度或加速度之比(等于位移之比)后,探究与力或质量之比有何关系.,二、误差分析,三、注意事项 1.平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和重物的质量还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力. 2.实验中要使小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量.只有如此,重物和小盘的总重力可作为小车受到的拉力. 3.小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手. 4.作图像时,要通过可能多的点作图线,不在图线上的点应尽

2、可能对称分布在图线两侧,离图线较远的点应该舍去不予考虑.,(教师参考) 用气垫导轨探究加速度与力的关系 1.实验设计 (1)让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动,记录下滑块通过光电门的速度、砝码的质量、两光电门间的距离. (2)保持滑块的质量不变,通过增加(或减少)砝码的数量来改变拉力的大小.重复实验三次. 2.计算加速度的方法 已知滑块经过两个不同位置的速度v1和v2以及两位置间的距离x,利用a= 就可以求得加速度.,3.数据的分析 设计实验表格,将滑块质量不变时的实验数据记入表格并进行分析. 滑块质量M=kg,由数据分析得出的结论:当滑块的质量不变时,a与F成正比.,4.需要说明的两个问题

3、(1)有的仪器只能记录滑块经过光电门的时间,但这个时间很短暂,故可用v= (d是挡光片的宽度,t是挡光时间)求得滑块在不同位置的瞬时速度. (2)认为砝码的重力等于滑块受到的拉力,但这是有条件的,即滑块的质量比砝码的质量大得多,滑块的加速度不能太大.,典例研习 通法悟道拓宽思路,类型一,实验操作及注意事项,【例1】用如图所示的装置探究在作用力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6 V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计

4、时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量 E.保持小桶及其中沙子的质量不变,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a-M关系图像,并由图像确定a-M关系,(1)该同学漏掉的重要实验步骤是,该步骤应排在步实验之后. (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:实验中把小桶及其中沙子受到的重力看做与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须平衡摩擦力.电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在6 V以下交流电压的学生电源上.作a-M关系图像,得

5、到的是双曲线,很难作出正确的判断,必须“化曲为直”,改作a- 关系图像.,答案:(1)平衡摩擦力按图装好实验器材即B (2)步骤D6 V电压的蓄电池6 V以下交流电压的学生电源 (3)步骤Ga-Ma-,规律方法,控制变量法的应用,本实验有F,M,a三个变量,探究加速度a与F及M的关系时,我们先控制一个变量,在该实验中先控制小车的质量M不变,讨论a与F的关系;再控制沙和沙桶的质量不变,即F不变,改变小车的质量M,讨论a与M的关系.,类型二,数据处理与误差分析,【例2】 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图(甲)所示的装置,打点计时器的打点频率为50 Hz. (1)该同学得到一

6、条纸带,在纸带上取连续的A,B,C,D,E,F六个计时点,如图(乙)所示,相邻两点间的距离分别为10.0 mm,12.0 mm,14.0 mm,16.0 mm, 18.0 mm,则打E点时小车的速度为m/s,打A,F两点的过程中小车的平均速度为m/s,小车的加速度为m/s2.,答案:(1)0.850.75,答案:(2)a-,(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持拉力不变;得到多组数据,从中可猜测a与M可能成反比,为利用图像验证该猜测,他应描绘的图像是(选填“a-M”或“a- ”).,解析:(2)在拉力一定时,a与M成反比,利用多组数据描绘的a-M图像是曲线,他可以描述a- 图

7、像,若图线为一条过原点的直线,则可说明a与M成反比;,(3)该同学通过对数据的处理作出了a-F图像如图(丙)所示,则 图中的直线不过原点的原因是 . 此图中直线发生弯曲的原因是 .,解析:(3)由图像可知,当拉力为0时小车的加速度大于0,说明平衡摩擦力时木板右端垫得偏高,使重力沿木板向下的分力大于摩擦力,即直线不过原点的原因是平衡摩擦阻力时木板倾角过大; 要使绳子所挂沙桶(包括沙)的重力大小作为细绳对小车拉力的大小,必须使沙和沙桶的质量m远小于小车质量M,否则对小车拉力F小于mg,即mg对应的加速度值小,造成图线偏离原来的直线,而出现较大误差.,答案:(3)平衡摩擦阻力时木板倾角过大沙和沙桶的质量过大,不再满足mM,实验误差分析,误区警示,(1)若平衡摩擦力时,木板垫起的倾角过小,则