第4章第2節(jié)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系現(xiàn)在是1頁\一共有34頁\編輯于星期三一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.探究加速度與力的定量關(guān)系。2.探究加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系?，F(xiàn)在是2頁\一共有34頁\編輯于星期三二、實(shí)驗(yàn)原理采用控制變量法1.當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，研究加速度與合外力的關(guān)系a∝F合。2.當(dāng)力一定時(shí)，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系a∝1/m?，F(xiàn)在是3頁\一共有34頁\編輯于星期三mF1mF2F1<F2m2Fm1<m2m1F結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度隨著力的增大而增大。結(jié)論：當(dāng)力的大小一定時(shí)，物體的加速度隨著質(zhì)量的增大而減小。注意：這里的力指的是物體所受的合外力控制變量法現(xiàn)在是4頁\一共有34頁\編輯于星期三先要明確幾個(gè)問題2.如何由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論?1.怎么設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?測(cè)量哪些量?怎么測(cè)量?

a、F、m求出物體所受的合力m：a:F:天平？數(shù)據(jù)處理m不變時(shí)，a與

F關(guān)系F

不變時(shí)，a與m

關(guān)系現(xiàn)在是5頁\一共有34頁\編輯于星期三鉤碼紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器小車小車:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度鉤碼：重力提供拉力研究對(duì)象，可用天平稱其質(zhì)量合力F=?GFNFf★測(cè)加速度法實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)在是6頁\一共有34頁\編輯于星期三1.合外力在什么時(shí)候等于線的拉力？2.線的拉力在什么時(shí)候等于鉤碼的重力？平衡摩擦力：將長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上，在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)薄木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)以保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)小車受到的摩擦力(包括小車所受摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車之后所拖紙帶的摩擦力)恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。理論計(jì)算表明：在鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，線的拉力近似等于鉤碼的重力?，F(xiàn)在是7頁\一共有34頁\編輯于星期三砝碼，一端有定滑輪的長(zhǎng)木板，細(xì)線，紙帶，導(dǎo)線，夾子，小盤，天平，小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電源，復(fù)寫紙，刻度尺。三、實(shí)驗(yàn)器材現(xiàn)在是8頁\一共有34頁\編輯于星期三 1．用天平測(cè)出小車和重物的質(zhì)量，并把數(shù)值記錄下來。 2．按圖所示將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車上不系繩)。四、實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)在是9頁\一共有34頁\編輯于星期三 3．平衡摩擦力：在木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)。 4．將重物通過細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛重物的重力。 5．保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)，每次小車從同一位置釋放，并記錄好重物的重力，以及計(jì)算出相應(yīng)紙帶的加速度填入表格1。實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)在是10頁\一共有34頁\編輯于星期三實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)在是11頁\一共有34頁\編輯于星期三實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)在是12頁\一共有34頁\編輯于星期三五、數(shù)據(jù)處理現(xiàn)在是13頁\一共有34頁\編輯于星期三數(shù)據(jù)處理現(xiàn)在是14頁\一共有34頁\編輯于星期三F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.50.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.7511.探究加速度與合力的關(guān)系如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？現(xiàn)在是15頁\一共有34頁\編輯于星期三m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.20.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.2902.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系1/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5現(xiàn)在是16頁\一共有34頁\編輯于星期三（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)論m一定時(shí)，a∝FF一定時(shí)，a∝1/mF/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.51/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5現(xiàn)在是17頁\一共有34頁\編輯于星期三 1．在實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為鉤碼的重力就等于小車所受的合力．但這是有誤差的，只有在小車質(zhì)量比較大，鉤碼重力比較小，且木板合理傾斜的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果才比較理想． 2．在長(zhǎng)度測(cè)量過程中也存在偶然誤差，可多次測(cè)量取平均值． 3．利用描點(diǎn)作圖時(shí)使盡量多的點(diǎn)在直線上，不能在直線上的點(diǎn)盡量對(duì)稱分布于直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)看做是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮．

六、誤差分析現(xiàn)在是18頁\一共有34頁\編輯于星期三 1．平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中必須滿足小車和砝碼的總質(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。七、注意事項(xiàng)現(xiàn)在是19頁\一共有34頁\編輯于星期三 4．作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè)。離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。 5．釋放時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放開小車。七、注意事項(xiàng)現(xiàn)在是20頁\一共有34頁\編輯于星期三保持力不變?cè)O(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)保持小車質(zhì)量不變另一個(gè)方案現(xiàn)在是21頁\一共有34頁\編輯于星期三（一）實(shí)驗(yàn)方案原理x1x2F1F2在相同的時(shí)間內(nèi)，兩小車移動(dòng)的距離分別為:a1/

a2=x1/x2測(cè)量出x1、x21.控制m

不變，探究a

與F

的關(guān)系。2.同理，控制F

相同，探究a與m的關(guān)系?，F(xiàn)在是22頁\一共有34頁\編輯于星期三保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系位移x1/cm位移x2/cm(M′+m2)

(表示F2大小)盤中砝碼m23000105020304060盤中砝碼m1(M′+m1)

(表示F1大小)70現(xiàn)在是23頁\一共有34頁\編輯于星期三F2/F1x2/x1Ox2x1F2F1結(jié)論：m一定時(shí)，a∝FaFa1a2現(xiàn)在是24頁\一共有34頁\編輯于星期三為什么x2/x1可以表示小車2的加速度a

?為什么F2/F1可以表示小車2所受的拉力F

?現(xiàn)在是25頁\一共有34頁\編輯于星期三保持物體所受的力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系位移x1/cm位移x2/cmM+m2

車上砝碼m230065010050150200250車上砝碼m1M+m1300小車1質(zhì)量M1小車2質(zhì)量M2現(xiàn)在是26頁\一共有34頁\編輯于星期三x2/x1OM2/M1x2x1M2M1M1/M2M1M2a1a2x2/x1Om1a結(jié)論：

F一定時(shí)，a∝1/m現(xiàn)在是27頁\一共有34頁\編輯于星期三為什么x2/x1

可以表示小車2的加速度a

?為什么M2/M1可以表示小車2的質(zhì)量m?為什么M1/M2又表示小車2的1/m?現(xiàn)在是28頁\一共有34頁\編輯于星期三（二）誤差分析1．小車質(zhì)量m

應(yīng)比重物的質(zhì)量m′大得多，其原理將在后面的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用中專門討論。二者差距越小，圖象線性越差。2．夾口的密合性能，是造成誤差的原因之一。由于小車的質(zhì)量和速度較大，夾子不易夾住小車的后拖線；有些時(shí)候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對(duì)應(yīng)小車仍向前運(yùn)動(dòng)，這些都是造成位移誤差的原因。3．小車運(yùn)動(dòng)停止時(shí)不能與定滑輪相碰。如果小車碰到定滑輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰的小車位移偏小，產(chǎn)生誤差?，F(xiàn)在是29頁\一共有