實驗探究加速度和力質(zhì)量的關(guān)系ii

第四章牛頓運(yùn)動定律4.2實驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系動力學(xué)的奠基者英國科學(xué)家牛頓(1643-1727)物體運(yùn)動狀態(tài)的改變指的是什么發(fā)生了變化？根據(jù)牛頓第一定律，物體運(yùn)動狀態(tài)改變的原因是什么？

復(fù)習(xí)思考：？物體運(yùn)動狀態(tài)的改變指的是物體的速度發(fā)生了變化力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因力運(yùn)動狀態(tài)變化速度變化產(chǎn)生加速度力是產(chǎn)生加速度的原因F1<F2mF1mF2定性討論1:加速度的大小與力有什么關(guān)系？結(jié)論：對同一物體，受力越大，加速度越大。m1<m2m1Fm2F定性討論2:加速度的大小與質(zhì)量有什么關(guān)系？結(jié)論：物體受力相同時，質(zhì)量越小，加速度越大。討論1：加速度的大小與力有什么關(guān)系？討論2：加速度的大小與質(zhì)量有什么關(guān)系？結(jié)論：物體受力相同時，質(zhì)量越小，加速度越大。結(jié)論：對同一物體，受力越大，加速度越大。加速度a與力F和質(zhì)量m有關(guān)物體的加速度a與所受到的合外力F、物體質(zhì)量m有怎樣的定量關(guān)系？提出問題研究方法——控制變量法加速度與力的關(guān)系：保持m不變，研究a與F的關(guān)系;加速度與質(zhì)量的關(guān)系：保持F不變，研究a與m的關(guān)系。猜想與假設(shè)實驗驗證思考：如何設(shè)計實驗?事實是不是這樣呢？m一定，a∝F；

F一定，a∝1/m。明確幾個問題:2.如何由實驗得出結(jié)論?1.怎么設(shè)計這個實驗?1.測量哪些量?2.怎么測量?數(shù)據(jù)處理：m不變時，a與F關(guān)系；F不變時，a與m關(guān)系。

a、F、m

m：a:F:天平彈簧測力計打點計時器1、怎樣測量或比較物體的加速度①

借助打點計時器，利用紙帶上的點跡求加速度；②

測量t和x，由公式a=得小車1小車2夾子制定實驗方案時的兩個問題2、怎樣提供并測量物體受的恒力?mFa實驗設(shè)計一：

設(shè)計比照實驗設(shè)計方案保持小車質(zhì)量不變不變保持力實驗設(shè)計:參考方案二:用打點計時器探究小車:打點計時器:測量小車運(yùn)動過程中的加速度鉤碼:重力提供拉力研究對象,可用天平稱其質(zhì)量合力F=?GFNFf平衡摩擦力：鉤碼重力近似等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力FGG1FNfG1平衡摩擦力f。注意：實驗中把木板沒有定滑輪的一側(cè)墊高。作用：平衡摩擦力和其他阻力。方法：調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運(yùn)動。實驗步驟:1.用天平測出小車的質(zhì)量。2.安裝好實驗裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質(zhì)量不變，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〕，翻開打點計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質(zhì)量，多測幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5當(dāng)小車質(zhì)量不變時次數(shù)F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751數(shù)據(jù)處理：加速度與力的關(guān)系如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1當(dāng)拉力不變時次數(shù)m/kga/m·s-212345數(shù)據(jù)處理：加速度與質(zhì)量的關(guān)系/kg-12.502.001.331.000.83m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290實驗結(jié)論：〔注意：這里的力指的是物體所受的合外力〕1、m一定，加速度a與F的定量關(guān)系：2、F一定，加速度a與m的定量關(guān)系:探究結(jié)論:物體的加速度和作用力成正比a∝1/ma∝F物體的加速度和物體的質(zhì)量成反比。本卷須知1．平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)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質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量．只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等．3．各紙帶上的加速度a，都應(yīng)是該紙帶上的平均加速度．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(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)．離直線較遠(yuǎn)的點是錯誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮．5．小車應(yīng)靠近打點計時器且先接通電源再放手．課堂練習(xí):在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〞這一實驗中，有兩位同學(xué)通過測量，分別作出a一F圖象，如圖〔a〕〔b〕中的A、B線所示；試分析：

(1)

A線不通過坐標(biāo)原點的原因是；

A線在F軸上有一定的截距，說明F到達(dá)一定的值后小車才開始有加速度，這是沒有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不夠引起的。

(2)

B線不通過坐標(biāo)原點的原因是

。

B線在a軸上有一定的截距，說明F為0即不加F時小車已經(jīng)有了一定的加速度，這是平衡摩擦力時木板傾角θ太大，即平衡摩擦力過度引起的。用如下圖的裝置研究在作用力F一定時，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計的實驗步驟如下：A．用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量；B．按圖裝好實驗器材；C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶；D．將電磁打點計時器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量；E．保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實驗；F．分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值；G．作a-M關(guān)系圖象，并由圖象確定a-M關(guān)系．(1)該同學(xué)漏掉的重要實驗步驟是__________，該步驟應(yīng)排在__________步實驗之后．(2)在上述步驟中，有錯誤的選項是__________，應(yīng)把__________改為__________．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀_________，應(yīng)把__________改為_