实验：探究加速度与力、质量的关系

实验：探究加速度与力、质量的关系回顾:加速度是描述____________的物理量赛车为什么比普通小车加速快？赛车动力强大，牵引力大满载的货车比小车加速慢，原因又是什么呢？小车质量小物体的加速度与什么有关？是怎样的关系？受力大，加速度大；质量大，加速度小速度变化快慢问题引入:4.2实验：探究加速度与力、质量的关系加速度a与力F和质量m都有关，我们是分别研究还是一起研究？控制变量法

1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法实验设计:参考方案一:用打点计时器探究小车:打点计时器:测量小车运动过程中的加速度a钩码:重力提供拉力研究对象,天平称其质量m

合力F=?GFNFf怎样测量

m、a、F？平衡摩擦力：GG1FNfG1与摩擦力f平衡问：如果此时给小车加上一个沿斜面向下的拉力F，那它受到的合力F=?方法：不挂小盘和钩码，将木板的一端稍作垫高，逐渐调节木板的倾角，直到使小车拖着纸带匀速下滑（纸带上打下的点间距相等）整个实验只需进行一次平衡摩擦力的操作．钩码的重力，即绳子的拉力等于钩码的重力吗？不等于！因为钩码向下加速，所以绳子的拉力小于钩码的重力.小车所受的合外力F近似等于钩码所受的重力的条件:1、平衡了摩擦力2、钩码的质量比小车质量小得多,即m<<m＇例如：a与F的关系的有关数据资料如下表.(1)画出a－F图象．

a/(m·s－2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(2)从图象可判定：当m一定时，a与F成正比．1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系m一定，a∝F；注意：因实验中不可避免地出现误差，描出的点不完全在一条直线上连线时应使直线过尽量多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑．

a与F成正比，图线是过原点的直线例如：a与m的有关数据资料如下表.实验次数加速度a/(m·s－2)小车与砝码总质量m/kg小车与砝码总质量的倒数

m－1/kg－110.290.205.020.250.254.030.220.303.340.180.352.950.160.402.52、控制F相同，探讨加速度a与m的关系(1)画出a－图象．(2)从图象可以判定：当F一定时，a与m成反比．F一定，a∝1/m五、误差分析

1．质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．

2．用小盘及砝码的总重力代替小车受到拉力，存在系统误差．

3．平衡摩擦力不准造成误差实验原理:若物体作初速度为零的匀加速直线运动,则:

变形得:

在实验中，我们让两个小车同时运动同时停下,时间相同，则加速度的比值等于运动位移的比值，即:参考案例二实验数据处理次数1234F1F2F1/F2x1x2结论:物体的加速度与力成正比1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系次数1234m1m2m2/m1x1x2结论:物体的加速度与质量成反比2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系例题1

某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，画出了如图所示的三条图线，这三条图线表示实验中的____________不同．

小车的质量

解析过F轴上的某一点作一条平行于a轴的直线，与三条图线有三个交点，可以看出三个交点对应的纵坐标a的值不同，a的值越小，运动状态越难改变，惯性越大，质量也就越大，答案这三条图线表示实验中的小车的质量不同．实验误差分析例2用如图所示的装置研究质量一定时，加速度与力的关系．实验中认为细绳对小车的作用力F等于沙和桶的总重力mg.根据测得的数据作出a－F

图线．发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有______________平衡摩擦力解析细绳对小车的拉力F达到一定的数值前，小车仍静止，表示木板的摩擦力不能忽略，同时也表明该同学做实验时，没有给实验装置平衡摩擦力．答案给实验装置平衡摩擦力变式训练2

如果某同学根据测得的数据作出的a－F图线如图所示，则：实验中出现误差的原因是什么？平衡摩擦力时，长木板的倾角过大解析当力F为零时，加速度不为零，就说明当力为零时，小车仍在长木板上向下加速，其原因就是平衡摩擦力时长木板倾角过大，使得小车的重力沿斜面向下的分力大于小车所受滑动摩擦力，所以应重新调整木板，平衡摩擦力．四、实验注意事项例4在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当作用力一定时(悬挂的小盘和重物所受的重力不变)，探索加速度与质量的关系时，下列说法正确的是(

)

A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D．小车运动的加速度可用天平测出小车的质量M和小盘和重物的质量m，用公式求出B解析在平衡摩擦力时，不应将装沙的小桶通过定滑轮连在小车上，而是在木板后端垫上适应厚度的薄片，再观察小车能在木板上带着纸带匀速下滑即可，故选项A错误，B正确；操作时应先接通打点计时器的电源再放开小车，故选项C错误；牛顿第二定律是本实验要达到的目标，不能把它作为理论根据来计算加速度，其加速度只能从纸带提供的数据计算得出，故选项D错误．答案B光电门1光电门2挡光板△xX&t方案三：利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系光电门数字计时器拓展探究课堂小结