实验：探究加速度与力、质量的关系 高一上物理人教版（2019）必修第一册

第四章运动和力的关系第二节实验：探究加速度与力、质量的关系怎样理解牛顿第一定律的两句话？揭示物体的惯性，表明力的作用效果。m—抵抗“物体运动状态变化”的本领F—迫使“物体运动状态变化”的原因a—描述“物体运动状态变化”的快慢加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？1．描述物体运动状态的物理量是？什么情况下说明物体的运动状态变了？你怎么理解加速度？速度v；速度大小、方向改变时加速度：描述物体速度变化快慢的物理量2．根据自己经验，物体加速度的大小跟哪些因素有关？可能有什么关系？我们用什么方法来探究加速度跟这些物理量的关系？3.实验时我们需要测量哪些物理量，怎么测量？测量的数据怎么处理？为什么？物体的质量；物体受到作用力控制变量法m，a，F4．小车运动过程中要受到木板给它的摩擦力，怎样平衡这个摩擦力？又怎样去验证摩擦力被完全平衡了？在探究加速度与力、质量的关系的实验中平衡了摩擦力后，改变重物的质量，或者是改变小车的质量，是否还需要重新平衡摩擦力呢?把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂槽码的情况下，能拖动纸带沿木板做匀速直线运动GcosθGsinθGθθFNFf5．实验结论：物体的加速度与物体的成反比，与物体成正比。交流电源打点计时器轨道纸带、复写纸钩码小车刻度尺其他：导线、细绳槽码天平实验器材【方案一】用如图所示的实验装置探究小车的加速度与小车受力、小车质量之间的关系。保持小车质量不变，测量小车在不同作用力下的加速度，分析加速度与力的关系.【思考】①对小车受力分析，让小车受到的合力等于细绳的拉力，应该如何调整细绳，如何调整木板？调整木板时悬挂砝码盘吗？调整木板时纸带穿过限位孔吗？怎样算调整好了？②小车在细绳拉力作用下向左做匀加速直线运动，砝码（包括砝码盘）的运动状态呢？③细绳的拉力近似等于砝码（包括砝码盘）重力的条件？（本节课只要求记住，以后再推导）④为了让打点计时器在纸带上打下适当多的点，打点计时器需要固定在什么位置？小车在什么位置释放？⑤如何利用纸带求小车的加速度？还需要什么测量工具？⑥改变小车所受拉力，多次进行实验，那么如何改变小车所受的拉力呢？⑦试叙述实验操作步骤1.用天平测出小车的质量。2.安装好实验装置，平衡摩擦力。3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。4.先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带，并记下钩码重量。5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。6.控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。7.设计表格，记录实验数据。小车质量一定:加速度与力的关系a/(m/s2)0.200.400.610.790.97F/N0.140.280.430.550.58a--F图象是一条通过原点的直线通过得到的图线，分析F一定时，a与F的关系是__________a与F成正比平衡摩擦力操作不当的三种情况：(1)a图线中，F≠0，a=0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(斜面倾角偏小)；(2)b图线中，F=0，a≠0，知平衡摩擦力过度(斜面倾角偏大)；(3)c图线的斜率减小，知质量变大，可知未满足钩码的质量远小于小车的质量，即所挂钩码的质量太大。2.用上面的实验装置，在保持小车受力不变的情况下，测量小车质量不同时的加速度，探究加速度与质量的关系.【思考】①如何保持小车所受拉力不变？②如何改变小车的质量？小车所受拉力一定:加速度与质量的关系a/(m/s2)1.080.890.730.560.44m/kg0.200.250.300.400.50a--m图象是曲线能说明a与m的定量关系吗？改画_________图a--a/(m/s2)1.080.890.730.560.44m/kg0.200.250.300.400.50a--的图像是一条通过原点的直线，分析F一定时，a与m的关系是__________________a与m成反比【导思】在方案一中，我们为了探究加速度与其他量之间的关系，直接测出了加速度的大小，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和合力、质量之间的定量关系呢？方案二：图甲中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。【思考】①在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________________________________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量②本实验能否通过比较两小车的位移大小来比较两小车加速度的大小？为什么？③探究m一定时，a与F的关系，如何控制变量？验证什么关系？细线与木板平行远小于控制小车与车内砝码总质量不变，小车加速度与其所受拉力成正比④探究F一定时，a与m的关系，如何控制变量？验证什么关系？⑤某次实验中获得数据如下表所示：小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g控制小车所受拉力不变，小车的加速度与其质量成反比在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，请将测量结果填到表中空格处。通过分析，可知表中第次实验数据存在明显错误，应舍弃。请先在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图，然后根据所作的图线总结加速度与力的关系：_____________3在质量不变时小车加速度与拉力成正比【例题】某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电流的频率为50Hz。（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目的是为了______________________。（2）图乙是他某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据在图中已标注。则纸带的___________(填“左”或“右”)端与小车相连，小车的加速度是___________m/s2。（3）保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示。请在图丙的坐标纸中作出a-图像。根据a-图像可以得到的实验结论是____________________________。平衡摩擦力左0.51在拉力不变时，小车的加速度与质量成反比（注意：这里的力指的是物体所受的合外力）1.m一定，加速度a与F的定量关系：2.