第2节科学探究：加速度与力、质量的关系

1、第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系科学探究能从生活中的现象提出可探究的物理问题；能在他人帮助下制订科学 探究方案，有控制变量的意识，会使用实验器材获取数据；能根据数 据形成结论，会分析导致实验误差的原因；能参考教材撰写有一定要 求的实验报告，在报告中能对实验操作提出问题并进行讨论，能用学 过的物理术语等交流科学探究过程和结果。注意提升实验设计能力与科学推理能力。要点梳理1实验目的(1) 探究加速度与力、质量的关系。(2) 学习用控制变量法探索物理规律。2实验器材带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺。3.实验原理与设计采

2、用控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不 变来探究其他两个量之间的关系。 如图所示，将小车置于水平木板上，通过滑轮 与重物相连，小车在重物的牵引下运动。实验中，通过打点计时器打出的纸带测 出小车的加速度a，重物通过细绳给小车施加外力 F。(1) 加速度与力的关系：保持小车质量 m不变，通过增减重物的方式改变作用于 小车的拉力F。测得不同拉力下小车运动的加速度 a，可得a与F的关系。(2) 加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力F不变，通过在小车上增减砝码的方式改变小车的质量 m。测得不同质量的小车在拉力下运动的加速度a，可得 a与m的关系4实验步骤(1) 安装：将小

3、车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车 尾部。(2) 平衡摩擦力：用薄垫块将木板一端垫高整其倾斜程度，直至小车运动时 打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止(3) 在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量应远小于小车质量。(4) 计算加速度：将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，注意操作先后顺序， 稍后再将小车由静止释放。打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车 的加速度。加速度与力的关系：保持小车质量不变，增加重物的质量(重物总质量仍远小 于小车质量)，重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下 来。(6)加速度与质量的关系：保持重

4、物不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车 的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来。5数据分析(1)小车质量m 定时，将所受拉力F与相应加速度a的实验数据填入表中实验序号12345拉力F/N加速度a/(m -S)以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图像，通过拟合测量点，作出图 像找出规律，分析a与F的关系。(2)拉力F 定时，将小车质量m与相应加速度a的实验数据填入表中实验序号12345质量m/kg1一/kg -1 m加速度a/(m S)11分别以a为纵坐标、m和 为横坐标，根据数据作a m图像和a 图像 mm析a与m的关系庙花一金蚤島易一怡Ait. 4* .x 忌股用蜀瞰转

5、吃总正比怛 不監的SL氏.6.实验结论(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。(2)保持力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比。7误差分析(1)系统误差：本实验用重物的总重力 mg代替小车受到的拉力，而实际上小车 所受的拉力要小于重物的总重力。重物的总质量越接近于小车的质量，误差越大; 反之，重物的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。因此，满足重 物的总质量远小于小车的质量就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。偶然误差：阻力补偿不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸 带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。8注意事项(1)阻力补偿时不要挂重物，整个实验

6、阻力补偿后，不管以后是改变重物的质量 还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新阻力补偿。实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于重物的总质量。此时可认为重物的重力近似等于绳的拉力(3) 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，并应先接 通电源，待打点稳定后，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车，以免摔 坏器材或砸伤身体。(4) 作图像时，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 分布在所作直线两侧。核 心探究突蓮核U僵点1Illi II要点一实验原理和实验方法例1在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：(1) 实验环境的等效法：(2) 实验条件设计的科学方法： (3) 实验原理的简化： 即当小车质量M车？m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g ；(4) 实验数据处理的科学方法： ;1(5) 由a M车图像转化为a 丁 图像