實驗探究加速度與力和質量的關系.ppt

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第二節(jié)實驗：探究加速度與力、質量的關系,學習目標：1.會通過“控制變量法”探究加速度與力、質量的關系．2．會用圖象表示加速度與質量之間的關系．3．會用圖象表示加速度與力之間的關系．重點難點：1.如何利用“控制變量法”進行實驗．2．怎樣測量加速度和怎樣提供并測量物體所受的力．,一、實驗目的1．學會用控制變量法探究物理規(guī)律．2．探究加速度與力、質量的關系．,二、實驗原理加速度a和質量m、外力F都有關系．研究它們之間的關系時，先保持質量不變，測量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關系;再保持物體所受的力相同,測量不同質量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質量的關系．這種先控制某個參量不變，研究另兩個參量之間變化關系的方法叫控制變量法．,三、實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、重物、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺．四、實驗步驟1．用天平測出小車和重物(包括小盤)的質量分別為M0、m0，并把數值記錄下來．,2．按圖4－2－1將實驗器材安裝好(小車上不系繩)．,圖4－2－1,3．平衡摩擦力，把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復移動其位置，直到打點計時器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運動為止(紙帶上相鄰點間距相等)．4．將重物通過細繩系在小車上，接通電源，放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標上號碼及此時所掛重物(包括小盤)的重力m0g.,5．保持小車的質量不變，改變所掛重物的重力，重復步驟4，多做幾次實驗，每次小車從同一位置釋放，并記錄好相應紙帶及重物(包括小盤)的重力m1g、m2g…6．保持小車所受合外力不變，在小車上加放砝碼，并測出小車與所放砝碼的總質量M1，接通電源，放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標上號碼．7．繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟6，多做幾次實驗,在每次得到的紙帶上標上號碼．,要點1平衡摩擦力的目的和方法1．目的：墊高木板不帶滑輪的一端，使小車自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，這樣小車所受拉力即為合力，使合力的測量方便可行．,2．方法：不掛重物，使小車拖著紙帶，紙帶通過打點計時器，并且使打點計時器處于工作狀態(tài)，逐漸調節(jié)木板的傾角，使打下的紙帶上相鄰點間距相等，則說明小車做勻速直線運動，即平衡了摩擦力．,要點2數據處理1．物體的質量一定，加速度與受力的關系由表中數據，作出a－F圖象，并得出結論．,2．物體的受力一定，加速度與質量的關系,要點3誤差分析,要點4注意事項1．平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和重物的質量還是改變小車及砝碼的質量，都不需要重新平衡摩擦力．2．實驗中必須滿足小車和砝碼的總質量遠大于小盤和重物的總質量(M＞10m即可)．只有如此，重物和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等．,3．小車應靠近打點計時器且先接通電源再放手．4．作圖象時,要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側．離直線較遠的點是錯誤數據，可舍去不予考慮．,類型一實驗數據處理在做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，保持小車和砝碼的總質量不變,測得小車的加速度a和拉力F的數據如下表所示,(1)根據表中的數據在坐標系上作出a－F圖象;(2)圖象斜率的物理意義是__________________________________________________________________________________________________________________________________________,圖4－2－2,(3)小車和砝碼的總質量為______kg.(4)圖線(或延長線)與F軸截距的物理意義是________________________________________________________________________．,【精講精析】(1)根據所給數據在所給坐標系中準確描點，作出的a－F圖象如圖4－2－3所示．,圖4－2－3,【答案】(1)見精講精析(2)小車和砝碼總質量的倒數(3)1(4)小車受到的阻力為0.1N,類型二實驗原理及誤差分析(2010高考山東卷)某同學設計了如圖4－2－4所示的裝置來探究加速度與力的關系.彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．,圖4－2－4,在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數F0,以此表示滑動摩擦力的大?。賹⒛景宸呕卦幉醋?，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝______;為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________.,(2)改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數F1的關系．如圖4－2－5所示圖象能表示該同學實驗結果的是____________．,圖4－2－5,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是________．a．可以改變滑動摩擦力的大小b．可以更方便地獲取多組實驗數據c．可以比較精確地測出摩擦力的大小d．可以獲得更大的加速度以提高實驗精度,(2)該實驗原理與教材實驗原理類似,同樣需要滿足木板的質量M遠大于礦泉水的質量m，此時可認為繩上的拉力近似等于彈簧秤示數F1.本實驗中沒有平衡摩擦力，但通過題意可知受到的摩擦力為F0，木板受到的合外力為(F1－F0)．圖象反映的是a與F1的關系,而不是a與(F1－F0)的關系，所以圖象不過原點．當F1增大時，即礦泉水瓶的質量m增大時，實驗的前提條件不再滿足，此時a越大,繩上的拉力就越小于彈簧秤示數F1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲,c正確．,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是可以更方便地獲取多組實驗數據和比較精確地測出摩擦力的大小，b、c說法是正確的；兩種實驗方法都不可以改變滑動摩擦力的大小，a錯誤；通過(2)中分析可以知道當加速度增大時，實驗條件便不再滿足，此時實驗誤差變大，d說法錯誤．【答案】(1)2d/t2保持F1不變，重復實驗多次測量，求平均值(2)c(3)b、c,本部分內容講解結束,按ESC鍵退出全屏播放,