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第2节实验:探究加速度与力、质量的关系第四章运动和力的关系小汽车从静止加速到100km/h只需十几秒的时间,满载的货车从静止加速到100km/h,用时较长,赛车安装了强大发动机,质量与一般小汽车相仿,可以在四、五秒的时间内从静止加速到100km/h.从上面的例子我们可以看出:物体的质量越小,速度改变得越快,产生的加速度越大;牵引力越大,速度改变得越快,产生的加速度越大.据此,我们可以提出这样的假设:物体所获得的加速度,由它的质量和它所受的合力共同决定.这个假设是否正确,我们可以设计一些实验来检验.新知探究知识点
实验思路物体的加速度a可能和哪些因素有关?1新知探究mF1mF2F1<F2m1Fm2Fm1<m2知识点
实验思路1.保持小车的质量M不变,探究加速度a与力F的关系2.保持小车所受的拉力F不变,探究加速度a与小车质量M的关系3.所用的实验方法是控制变量法1新知探究知识点
实验步骤实验器材砝码,一端有定滑轮的长木板,细线,纸带,导线,夹子,小盘,天平,小车,打点计时器,交流电源,复写纸,刻度尺。2新知探究知识点
实验步骤1.用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0,并把数值记录下来。2.按图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。2新知探究知识点
实验步骤3.平衡摩擦力:在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。4.将重物通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,用纸带记录小车的运动情况;取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。2新知探究知识点
实验步骤5.保持小车的质量不变,改变所挂重物的重力,重复步骤4,多做几次实验,每次小车从同一位置释放,并记录好重物的重力,m1g、m2g、…,以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。2新知探究质量保持不变知识点
实验步骤2新知探究表格1物体的质量一定,加速度与受力的关系实验次数加速度a/(m·s-2)小车受力F/N12345知识点
实验步骤6.保持托盘中所放重物的质量不变,在小车上加放砝码,并测出小车与所放砝码的总质量M,接通电源,放开小车,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码.2新知探究合外力保持不变知识点
实验步骤7.继续在小车上加放砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码.8.计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2.
2新知探究知识点
实验步骤2新知探究表格2物体受到的外力一定,加速度与质量的关系知识点
数据分析纸带数据分析对纸带选取计数点、测量,利用“逐差法”求加速度a。描点作图依据表格1,以加速度a为纵坐标,以外力F为横坐标,作出a-F关系图象,如图所示,由此得出结论:质量不变时,加速度与力成正比。3新知探究知识点
数据分析3新知探究知识点
数据分析3新知探究实验结论:1、m一定,加速度a与F的定量关系:2、F一定,加速度a与m的定量关系:(注意:这里的力指的是物体所受的合外力)知识点
误差分析4新知探究产生原因减小方法偶然误差
质量测量不准、计数点间距测量不准多次测量求平均值小车所受拉力测量不准①准确平衡摩擦力②使细绳和纸带平行于木板
系统误差作图不准使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,误差较大的点舍去小盘及重物的总重力代替小车所受的拉力使小盘和重物的总质量远小于小车的质量1.在利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中,以下做法正确的是()A.平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力C.实验时,先放开小车,后接通电源D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,对探究过程也不会产生影响课堂训练解析平衡摩擦力不应挂重物,A错;实验时,应先接通电源后,再放开小车,C错;如果重物的质量不能远小于小车的质量,重物的重力就不能近似看成细绳对小车的拉力,产生的误差就很大,D错.答案B课堂训练2.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,如图所示,下列说法中分析正确的是()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课堂训练解析根据图象可分析,甲、乙两图中,当外力F=0时加速度a≠0,则说明F=0时已经有加速度,这说明木板倾角过大.木板的倾角越大,小车获得的动力就越大,越容易出现甲、乙两图所对应的情况,因此A正确.丙、丁两图中,当加速度a=0时外力F≠0,即拉力不为零时加速度却仍为零,这说明还有摩擦力没有平衡掉,因此木板倾角过小,选项D正确.答案AD课堂训练3.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,关于平衡摩擦力的说法中正确的是()A.“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力在沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳对小车施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否成功,可由小车拖动后由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定课堂训练答案BCD解析小车运动过程中受的阻力是永恒存在的,无法使之为零,故A项错误;要使小车匀速下滑,平衡摩擦力即小车重力沿斜面的分力“mgsinθ”应与摩擦阻力Ff相平衡,进而小车所受的合力也就等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力,故B、C、D正确.课堂训练4.在用实验探究加速度和力的关系时,下列关于实验的思路和数据分析,正确的是()A.实验的基本思想是:保持物体的质量不变,测量物体在不同力作用下的加速度,分析加速度与力的关系B.实验的基本思想是:保持物体所受力相同,测量质量不同的物体在该力作用下
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