高一物理4.2实验：探究加速度与力和质量的关系

由牛顿第一定律可知：物体不受外力所受合外力为零物体处于静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。那么设想：如果物体所受合外力不为零，则物体运动会怎样改变？温故知新:物体不受力(或F合=0)时第二节探究加速度与力、质量的关系实验：

心动不如行动学习目标：1、学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系2、在实验中复习打点计时器的用法3、对实验数据进行科学处理

对实验结果进行归纳分析思考：物体加速度a和哪些因素有关？你是怎么知道的？牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。牛一定律，又称惯性定律；物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，称为惯性；物体的惯性只和质量有关，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变。温故知新:力是产生加速度的原因质量与加速度有关加速度大小与物体受力大小有关质量一定时，受力越大，其加速度越大受力一定时，质量越小，其加速度越大。这里的力指物体所受合力●加速度还与物体质量有关●明确几个问题:1.实验要说明什么问题?3.如何由实验得出结论?2.怎么设计这个实验?a与F关系?a与m关系?①.测量哪些量?②.怎么测量?数据处理控制一个量不变

a、F、m

m：a:F:天平打点计时器物体所受的合力控制变量法制定实验方案、设计实验1.怎样测量物体的加速度？2.如何测定小车受到的合力？实验装置图打点计时器一端带有定滑轮的长木板小车细线钩码(或装有沙子的小桶)纸带制定实验方案、设计实验1.怎样测量物体的加速度？2.如何测定小车受到的合力？3.什么情况下，绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力？θ平衡摩擦力将长木板不带滑轮一端适当垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。怎样就算平衡好摩擦力了？前期准备：4.绳子拉力大小＿＿＿?钩码的重力。小于理论计算发现：当钩码质量比小车质量小很多时（），绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力，因此钩码的质量要比小车的质量小很多测加速度法方案一：实验探究1.探究加速度与合力的关系实验基本思路：保持小车的质量不变，测量小车在不同作用力下的加速度，分析加速度与合力的关系。怎样改变合力？为防止纸带记录错误，可以在每次打完纸带后在纸带上记录下本次实验时外力的大小(即钩码的质量)。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5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？2.探究加速度与质量的关系实验基本思路：保持小车所受合力相同，测量不同质量的小车在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。怎样改变小车的质量？为防止纸带记录错误，可以在每次打完纸带后在纸带上记录下本次实验时小车的质量。m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1当拉力不变时次数m/kga/m·s-212345/kg-12.502.001.331.000.83m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290用如下图所示的装置研究在作用力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砂子的质量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砂桶D．将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量E．保持小桶及其中砂子的质量不变，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关系图象，并由图象确定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砂子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6V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6V以下交流电压的学生电源上．作a－M关系图象，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a－1/M关系图象．方案二：比较法1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系x1x2F1F2F1,

F2，在相同的时间内:x1=a1t2x2=a2t2a1/

a2=x1/x2测量出x1、x2，则可得a与F关系

2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系同理测量出x1、x2，则可得a与m关系

实验器材：小车、一端带两个定滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子1．整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．平衡摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点的间隔是均匀的，则表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木板的位置．实验注意事项2．每次实验时必须满足m小车>>m砝码，只有如此，砝码和小盘的总重力才可近似视为与小车受到的拉力相等．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，再放开小车，且在小车到达定滑轮前应按住小车．4．各纸带的加速度a，都应是该纸带的平均加速度．5．作图象时，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的两侧．1．小车质量m应比重物的质量m′大得多，其原理将在后面的牛顿运动定律的应用中专门讨论．二者差距越小，图象线性越差．2．夹口的密合性能差是造成误差的原因之一．由于小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车仍向前运动，这些都是造成位移误差的原因．3．测量误差．误差分析某实验小组的几名同学在探究加速度与物体的质量以及外力关系的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如下图所示，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