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文档简介
4.2实验:探究加速度与力、
质量的关系运动力
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教学目标一、确定研究方法应该采用什么样的物理方法来研究a与F合、m的定量关系呢?实验思路:保持F合不变,研究a与m的关系。研究方法:控制变量法保持m不变,研究a与F合的关系;二、实验设计(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?(二)、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由实验可知: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(即F=G)。钩码重力G=mg是否等于小车受到的拉力F?研究对象,FFꞋG终级目标:小车的受到的合外力=绳的拉力≈钩码的重力如何让拉力等于钩码重力(即合外力等于钩码重力)?三、实验步骤:1.用天平测出小车的质量M;2.安装好实验装置,在小车上装好纸带(不挂钩码),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.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?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当拉力不变时m1怎样化曲线为直线?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
四、实验结论保持m不变,a与F合成正比保持F合不变,a与m成反比
五、误差分析思考:实验后根据实验数据作出了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,当加一定的拉力后,还没产生加速度,说明有较大的摩擦力影响,说明还没有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足。说明木板抬起角度太大,即平衡摩擦力过度其他设计方案以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材,研究小车的运动。光电门1光电门2挡光板△xX/t参考方案三:利用气垫导轨来探究2023/1/1915光电门数字计时器气垫导轨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____________________.CDEBAGF或CDEABGF
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,重复几次.C.用天平测出小车和小桶的质量.D.平衡摩擦力,使小车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,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.2、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/s20.2530.3280.4030.4780.753.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乙图,小车质量无限大时,绳的拉力不起作用。应该是“小车的重力分力与摩擦力差”起到作用。产生加速度,说明平衡过度。丁图,小车质量取值正常时,绳的拉力起作用,但并末产生加速度。说明平衡不足。5.图为“探究加速度与力、质量的关系”实验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?解析:x1=2
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