实验：探究加速度与力、质量的关系50868讲课讲稿

3.2实验(shíyàn)：探究加速度与力、质量的关系第一页，共29页。1、探究(tànjiū)加速度与力的关系2、探究(tànjiū)加速度与质量的关系3、掌握利用图象处理数据(shùjù)的方法教学目标第二页，共29页。复习(fùxí)回顾1、牛顿(niúdùn)第一定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用(zuòyòng)在它上面的力迫使它改变这种状态为止。2、惯性体现物体运动状态改变的难易程度，其大小由什么决定？物体的质量是惯性大小的唯一量度。质量越大，运动状态越不容易改变。第三页，共29页。赛车第四页，共29页。思考：1、物体的加速度a可能(kěnéng)和哪些因素有关?MFmFM>m结论：当力一定时，物体的加速度随着(suízhe)质量的增大而减小。第五页，共29页。MF1MF2F1>F2结论：当物体质量一定时，物体的加速度随着(suízhe)力的增大而增大。第六页，共29页。2、加速度a与力F、质量m存在(cúnzài)怎样的定量关系呢?m一定(yīdìng)，a∝F；F一定(yīdìng)，a∝1/m。假设(jiǎshè)和猜想：第七页，共29页。一、确定(quèdìng)研究方法应该(yīnggāi)采用什么样的物理方法来研究a与F、m的定量关系呢?保持(bǎochí)m不变，研究a与F的关系;保持F不变，研究a与m的关系。研究方法：控制变量法第八页，共29页。二、实验设计实验(shíyàn)器材:打点计时器、纸带及复写纸、小车(xiǎochē)、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺。第九页，共29页。研究(yánjiū)对象，可用天平测出其质量M钩码的质量m，其总重力G当作小车(xiǎochē)受到的拉力F从打点计时器打出的纸带计算(jìsuàn)出小车的加速度a1、怎样测小车所受到的拉力？2、怎样消除小车受到的摩擦力影响？当钩码质量m远远小于小车的质量M时,即m《M，可认为钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F.平衡摩擦力第十页，共29页。GG1FNfG1=f.将木板适当倾斜（垫上薄木块），使小车在不受拉力作用时（不挂钩码，但要连接纸带）能拖着纸带在木板上近似(jìnsì)做匀速直线运动.实验(shíyàn)条件：平衡(pínghéng)摩擦力的方法：当钩码质量m远远小于小车的质量M,即m《M时，可认为钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F思考：平衡摩擦力f后。如果仅改变小车的质量，还需要再次平衡摩擦力吗？第十一页，共29页。实验(shíyàn)步骤:1.用天平测出小车(xiǎochē)的质量M;2.安装好实验装置，在小车上装好纸带（不挂钩(guà〃gōu)码），纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，直到小车拖着纸带做匀速直线运动，从而平衡摩擦力;3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连，打开打点计时器，释放小车，测出一组数据;4.改变钩码质量m（钩码质量远小于小车质量），多测几组数据;5.控制钩码质量不变，改变小车质量（不需再平衡摩擦力），再测几组数据.第十二页，共29页。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.56、数据处理当小车质量不变时次数F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751如何更直观地处理数据？第十三页，共29页。m/kga/ms-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2次数m/kga/m.s-212345/kg-12.502.001.331.000.83a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290当拉力(lālì)不变时m1怎样化曲线(qūxiàn)为直线？第十四页，共29页。注意事项

(1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后(yǐhòu)，不能再更换倾角．(2)改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点(dǎdiɑn)计时器，而且先通电再放小车．(3)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(wùchā)较大的舍去.注意：①如果采用气垫导轨，则不需平衡摩擦力；②如果有力传感器等可以直接测出细线拉力的装置，不需满足m《M的条件.第十五页，共29页。其他(qítā)设计方案以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码(fǎmǎ)、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。第十六页，共29页。第十七页，共29页。第十八页，共29页。光电门1光电门2挡光板△xX/t参考方案三:利用(lìyòng)气垫导轨来探究第十九页，共29页。2023/1/1320光电门数字(shùzì)计时器气垫导轨第二十页，共29页。例题：实验(shíyàn)后根据实验(shíyàn)数据作出了a—F关系图线如图甲、乙所示；请分析其原因各是什么？甲乙没加拉力就产生了加速度，说明导轨有定滑轮的一端(yīduān)低，另一端(yīduān)高，即平衡摩擦力时导轨与水平面的夹角太大。当加一定的拉力后，还没产生加速度，说明有较大(jiàodà)的摩擦力影响，说明还没有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足。第二十一页，共29页。1．按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下列操作步骤的安排顺序不尽合理，请按合理的顺序将字母代号填写在下面横线上____________________．A．保持砂桶里砂子的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复(chóngfù)几次．B．保持小车质量不变，改变砂桶里砂子的质量，测出加速度，重复(chóngfù)几次．DCEBAGF

第二十二页，共29页。C．用天平测出小车(xiǎochē)和小桶的质量．D．平衡摩擦力，使小车(xiǎochē)近似做匀速直线运动．E．挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源，放开小车(xiǎochē)，在纸带上打下一系列的点．F．根据测量的数据，分别画出a-F和a-m图象G．在每条已打点的纸带上，选取比较理想的部分，算出加速度．第二十三页，共29页。2．如图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确(zhèngquè)的是()A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小AD第二十四页，共29页。3．关于力和运动的关系,下列说法(shuōfǎ)中正确的是()A.物体的速度不断增大,表示物体必受力的作用B.物体的位移不断增大,表示物体必受力的作用C.物体朝什么方向运动,则这个方向上物体必受力的作用D.物体的速度大小不变,则其所受的合力必为零A第二十五页，共29页。4、某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图4-2-9所示，图中前几个(jǐɡè)点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点，其中B、C、D、E点的对应速度vB=m/s,vC=m/s,vD=m/s,vE=m/s，由此测得小车的加速度a=m/s20.2530.3280.4030.4780.75第二十六页，共29页。5．图为“探究加速度与力、质量的关系”实验(shíyàn)中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，各计数点间距离如图中所示，单位是cm．小车的加速度是多少？第二十七页，共29页。解析(jiěxī)：x1＝2.80cm