高一物理人教必修1课件42实验探究加速度与力质量的关系1

1、第2节实验：探究加速度与力、质量的关系,同步导学方案,课后强化演练,一、实验目的 1学会用控制变量法探究物理规律 2全面正确地认识加速度与力、质量的关系,二、实验原理 1控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系 (1)探究加速度与力的关系的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系 (2)探究加速度与质量的关系的基本思路：保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系,2实验方案：这个实验中需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量质量用天平

2、测量，因此本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和物体所受的力,(1)怎样测量(或比较)物体的加速度 在运动物体上安装一条穿过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度在这个实验中也可以测加速度与其他量之间的比例关系测量不同情况下(即不同受力、不同质量时)物体加速度的比值就可以了,(2)怎样提供和测量物体所受的恒力 设计的实验装置如下图所示,对此实验中力的理解：除了在真空中抛出或落下的物体(仅受重力)外，仅受一个力的物体几乎是不存在的然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中的力F的含义可以是物体所受的合力,平衡摩擦力：如上图所示，纸带穿过打

3、点计时器为了消除摩擦力对小车的影响，可将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用小车的重力的分力来抵消它所受到的摩擦力，直到小车不挂重物时能在木板上匀速运动为止 当挂上重物时，只要重物的质量远小于小车的质量，那么我们可近似认为托盘和砝码所受的重力大小等于小车所受的合力的大小增减盘中砝码的个数可改变小车所受到的合力,三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺,四、实验步骤 1用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M、m，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) 3把长木板无

4、滑轮的一端下面垫一薄木板，以平衡摩擦力,在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带，接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点间的距离相等,4将小盘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小盘的重力mg. 5保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量重复步骤4多做几次实验每次小车应从同一位置释放，并记录好相应纸带 6保持小车所受合力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，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,7继续在小车上加放砝码

5、，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码,五、数据处理 1把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：,由以上数据画出它的aF关系图象如图所示 通过aF关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比,2把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：,六、注意事项 1平衡摩擦力时不要挂重物，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及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力 2实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 3各纸带上的加速度都应是该纸带上的平均加速度,4作图象时，要使尽可能

6、多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能地对称分布在所作直线两侧离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑 5小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放手,七、误差分析 1质量的测量、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差 2因实验原理不完善造成误差本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小,3平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时

7、器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上点的距离相等,用如图所示的装置探究在作用力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：,例 1,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6 V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aM关系图象，并由图象确定aM关系,(1)该同学漏掉的重要实验

8、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_,理解实验原理、掌握实验步骤及电磁打点计时器的使用是解决本题的关键,在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带上由打点计时器打上的点计算出,变式训练1-1,(1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，

9、采用图象法处理数据为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与_的图象 (3)如图(a)为甲同学根据测量数据作出的aF图线，说明实验存在的问题是_,(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aF图线如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？_.,(3)图(a)甲同学根据测量数据作出的aF图线没有过原点，图象交于F轴上一点，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 (4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aF图线，两图线的斜率不同，说明两个同学做实验时的小车及车上砝码的总质量不同 答案：(1)Mm(2)1/M(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(4)小车及车上的砝码的总质量不同,某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，甲为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz),例 2,(3)保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线，如图所示该图线不通过原点，请你分析其主要原因是_,【方法总结】