实验探究加速度与力质量的关系市赛获奖x

第四章牛顿运动定律2

实验：探究加速度与力、质量的关系在光滑的水平面上的静止物体受水平拉力作用，分析比较图中的四种情形，回答下列问题：

问题1：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素？定性关系如何？问题2：加速度与力、质量可能存在何种定量关系？如何研究它们的定量关系？实验设计：

1．研究对象的选取2．如何施加并测量物体所受的外力?3．怎样测量物体的加速度?

⑴x＝½at2

⑵

x＝aT2

初步方案：小车打点计时器实验设计：

4．方案评估：在实验方案中有什么问题需要改进?如何改进?（提示：物体受到的各个力都会影响小车的运动）

★平衡摩擦力：将木板的一端适当垫高，不挂托盘，给小车一定的初速度，小车拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打点，观察点距是否相等。小车打点计时器实验设计：

5．怎样研究加速度与力、质量的定量关系?⑴保持小车的质量M一定，改变拉力F，分析加速度a与拉力F的关系；⑵保持拉力F一定，改变小车的质量M，分析加速度a与小车质量M的关系；——控制变量法实验研究

一、加速度与力的关系的研究

1.研究方法：保持M不变，分析a随F(m)的变化

2.数据采集：

3.数据处理：方法一、计算法方法二、图象法4.结论：质量一定时，加速度与力的大小成正比12345F/Na/ms-2表一：小车质量不变M＝0.4kg

0.200.300.400.500.600.480.700.911.111.30a/ms-2F/NO0.20.40.61.51.00.5实验研究二、加速度与质量的关系

1.研究方法：保持F(m)不变，分析a随M的变化

2.数据采集：

3.数据处理：

思考：用图象法研究a—M的关系时，图线是一条曲线，不易判定图象的性质，如何利用图象法直观的得出加速度与质量成反比的结论？

4.结论：力的大小一定时，加速度与质量成反比12345M/kg

a/ms-2表二：拉力不变m＝30g

0.200.250.300.400.501.301.070.910.700.57a/ms-2M/kgO0.10.20.30.40.51.51.00.5M-1/kg-1

5

4

3.32.52Oa/ms-2M-1/kg-1123451.51.00.5小结：1、实验的研究方法——控制变量法2、实验的注意事项

⑴平衡摩擦力⑵m<<M3、数据的处理方法——图像法

要点：设法使图线成一条(过原点的)直线4、实验结论⑴质量一定时，加速度与力的大小成正比⑵力的大小一定时，加速度与质量成反比实验反思本实验中，我们认为细线对小车的拉力等于托盘和砝码的总重量。⑴请根据力和运动的关系分析，小车的拉力等于托盘和砝码的总重量的条件是什么?

答：托盘和砝码处于静止或匀速直线运动状态

当托盘向下加速运动时，拉力F＜mg⑵怎样才能使小车的拉力近似等于托盘和砝码的总重量?

答：加速度越大，拉力F与mg相差越大托盘和砝码的质量m远小于小车的质量M问题讨论

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质量取值较大时，得到的图象将有明显的弯曲，如图所示，试分析其原因。

FaO典型例题1、关于本节课的实验操作，下列说法中符合实际的是()A、通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

B、通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

C、通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系

D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系D2、在做实验时，首先要细心地调整装置，以使小车做匀速运动，然后才进行实验，这样做的目的何在?

巩固练习6、甲、乙两同学在“探究加速度与合外力F的关系”时，分别得到下图所示的图象，这说明了什么?F