高一物理42探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系上課講義

1、高一物理42探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀器：實(shí)驗(yàn)儀器： 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺、砝碼小車小車:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度鉤碼鉤碼:重力提供拉力重力提供拉力研究對(duì)象研究對(duì)象,可用天平稱其質(zhì)量可用天平稱其質(zhì)量G鉤碼鉤碼= F合合GFNFf？平衡摩擦力：平衡摩擦力： 只有當(dāng)小車質(zhì)量只有當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量時(shí)，鉤碼的重力才鉤碼質(zhì)量時(shí)，鉤碼的重力才近似

2、近似等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力FGG1FNfG1平衡摩擦力平衡摩擦力f。在小車不掛鉤碼時(shí)，在小車不掛鉤碼時(shí)，將長(zhǎng)木板傾斜將長(zhǎng)木板傾斜 ，輕推輕推小車，若小車能在斜面上做小車，若小車能在斜面上做勻速勻速運(yùn)動(dòng)，表示摩擦力已經(jīng)與重力沿斜面運(yùn)動(dòng)，表示摩擦力已經(jīng)與重力沿斜面下滑的分力平衡了。下滑的分力平衡了。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟:1.用天平測(cè)出小車的質(zhì)量。用天平測(cè)出小車的質(zhì)量。2.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計(jì)時(shí)器限位孔，過計(jì)時(shí)器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦

3、力。3.控制小車質(zhì)量不變控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連（鉤碼，用細(xì)線將鉤碼與小車相連（鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車，質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車，測(cè)出一組數(shù)據(jù)。測(cè)出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質(zhì)量，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。改變鉤碼質(zhì)量，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質(zhì)量不變控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測(cè)幾組數(shù)據(jù)。，改變小車質(zhì)量，再測(cè)幾組數(shù)據(jù)。次數(shù)次數(shù)F/NF/N a/m a/m s s -2 -21 10.100.1462 20.200.3023 30.300.4284 40.400.5925 50.500.751a/ma/ms s -2 -2F F N N

4、0 0.1 0.2 0.30.40.50 0.1 0.2 0.30.40.50.150.150.300.300.450.450.600.600.750.75當(dāng)小車質(zhì)量當(dāng)小車質(zhì)量m不變時(shí)不變時(shí)結(jié)論：結(jié)論：m一定時(shí)，一定時(shí)，a與與F成正比成正比aFa/ma/ms s -2 -20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0.5 1.01.5 2.0 2.5 0 0.5 1.01.5 2.0 2.5 /kg /kg -1 -1m m1 1次數(shù)次數(shù)m/kgm/kga/m a/m s s -2 -21 10.4000.8612 20.5000.6923 30.7500.4704 41

5、.0000.3525 51.2000.2901/m/kg 1/m/kg -1 -12.502.502.002.001.331.331.001.000.830.83當(dāng)拉力當(dāng)拉力F不變時(shí)不變時(shí)結(jié)論：結(jié)論：F一定時(shí)，一定時(shí)， a與與m成反比成反比a1/m注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 1平衡摩擦力平衡摩擦力：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在被墊高的將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在被墊高的一端；一端；小車前不能施加任何牽引力（不能連接細(xì)小車前不能施加任何牽引力（不能連接細(xì)線和勾碼）線和勾碼）小車后連接一條紙帶小車后連接一條紙帶先接通電源再先接通電源再輕推小車。輕推小車。 2不重復(fù)平衡摩擦力不重復(fù)平衡摩擦力 3實(shí)驗(yàn)條件：每條紙帶必須在滿足實(shí)

6、驗(yàn)條件：每條紙帶必須在滿足小車的質(zhì)量小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出此的條件下打出此時(shí)小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力時(shí)小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力 4. 拉動(dòng)小車的細(xì)線必須與木板平行拉動(dòng)小車的細(xì)線必須與木板平行. 5一先一后：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始一先一后：改變拉力或小車質(zhì)量后，每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并應(yīng)先接通電源，先接通電源，再釋放小車再釋放小車實(shí)驗(yàn)誤差分析：實(shí)驗(yàn)誤差分析：1.1.未平衡摩擦力，或平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過未平衡摩擦力，或平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過大或過小大或過小

7、2.2.小車質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量小車質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量3.3.測(cè)量誤差：測(cè)量誤差：刻度尺測(cè)量紙帶各點(diǎn)距離，天平測(cè)量質(zhì)量，刻度尺測(cè)量紙帶各點(diǎn)距離，天平測(cè)量質(zhì)量，a/ma/ms s -2 -2平衡摩擦力平衡摩擦力沒有平衡摩擦力沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾或平衡摩擦力時(shí)傾角過小角過小a/ma/ms s -2 -2a/ma/ms s -2 -2平衡摩擦力時(shí)平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大長(zhǎng)木板傾角過大F/NF/NF/N 例例1在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車來做在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車來做“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法中正確的是的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法中正確的是( ) A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼

8、盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上輪拴在小車上 B連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板保持平行連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板保持平行 C平衡摩擦力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)平衡摩擦力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng) D小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車再釋放小車隨堂練習(xí)：隨堂練習(xí)：BCDBCD 例例2.在在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中。的試驗(yàn)中。 （1）某小組得到一條打點(diǎn)的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間）某小組得到一條打點(diǎn)的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為的時(shí)間間隔為T，且間距，且間距

9、S1、S2、S3、S4、S5、S6已已測(cè)出，如下圖所示，計(jì)數(shù)點(diǎn)測(cè)出，如下圖所示，計(jì)數(shù)點(diǎn)D點(diǎn)瞬時(shí)速度的表達(dá)式為點(diǎn)瞬時(shí)速度的表達(dá)式為 _， 物體加速度的表達(dá)式為物體加速度的表達(dá)式為 _。ABCDEFGS1S2S3S4S5S6ABCDEFGV VD D=(S=(S2 2+S+S3 3)/2T)/2Ta=(Sa=(S6 6+S+S5 5+S+S4 4-S-S3 3-S-S2 2-S-S1 1)/9T)/9T2 2 （2）.另一小組在試驗(yàn)中得到了如下一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)另一小組在試驗(yàn)中得到了如下一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)F/N0.1980.2970.4100.490a/（ms-2）0.250.590.901.20請(qǐng)?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)中畫出請(qǐng)?jiān)谙聢D所示的坐標(biāo)中畫出a-F圖像。圖像。 a/ms-2F/N 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.61.20.90.60.30 .在只探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)要在只探究加速度與力的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)要滿足什么前提：滿足什么前提：_.從圖中可以發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)操作中存在的問題可從圖中可以發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)操作中存在的問題可能是（能是（ ）A.試驗(yàn)中沒有平衡摩擦力試驗(yàn)中沒有平衡摩擦力B.試驗(yàn)中平衡摩擦力時(shí)木板的傾角過小試驗(yàn)中平衡摩擦力時(shí)木板的傾角過小C.試驗(yàn)中平衡摩擦力時(shí)木板的傾角過大試驗(yàn)中平衡摩擦