第4章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系牛頓第一定律亞里士多德力是維持運(yùn)動(dòng)的原因伽利略力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系笛卡爾不受力，會(huì)勻速直線運(yùn)動(dòng)下去?；仡櫯ｎD之所以會(huì)停下，是因?yàn)槟Σ磷枇?。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因牛頓一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。牛頓第一定律運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系疑問：力F要改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)質(zhì)量M要保持V的大小方向不變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易引入一個(gè)什么物理量來表達(dá)呢？加速度

與FM一定有關(guān)系思考：描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量是什么？加速度是描述物體速度變化快慢的物理量加速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量問題：加速度與哪些因素有關(guān)？力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因1、加速度與它所受的力有關(guān)牛頓第一定律運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度又與其自身的質(zhì)量有關(guān)慣性2、加速度與物體的質(zhì)量有關(guān)性價(jià)比對比發(fā)動(dòng)機(jī)720馬力170馬力170馬力官方0-100km/h加速時(shí)間2.9s7.5s13.5s車重1430kg1430kg2530kg物理量的測量1.質(zhì)量的測量：用天平測量2.加速度的測量：方法一：如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則可利用刻度尺測量位移和秒表測量時(shí)間，然后由公式a=(2x)/t2可算出。方法二：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)可測量加速度。方法三：利用比值法。由于a=(2x)/t2測出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x1，x2，位移之比就是加速度之比方法四：利用光電門計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)速度可求出加速度物理量的測量3.力的測量(1)平衡摩擦力：把軌道的一端墊高，使重力的分力Gsinθ與摩擦力Ff平衡。GcosθGsinθGθθFNFf(2)具體操作：先不加細(xì)線，軌道無定滑輪一端墊高，使小車連同紙帶下滑，若紙帶上打出點(diǎn)間隔相等，則為勻速下滑，從而消除摩擦力的影響。物理量的測量3.力的測量(3)注意事項(xiàng)：①多次測量，摩擦力只需要平衡一次；②在槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，繩的拉力大小等于槽碼重力大小。（學(xué)習(xí)了第三節(jié)后解釋）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.方案一：用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)裝置如圖4.2-2所示。把木板的一側(cè)墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速運(yùn)動(dòng)。通過改變槽碼的個(gè)數(shù)而改變小車所受的拉力，通過處理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)的紙帶來測量加速度。保持小車受的拉力不變，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。處理紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2.方案二：通過位移之比測量加速度之比將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中可以放不同的重物。平衡摩擦后，用黑板擦把兩條細(xì)線同時(shí)按壓在木板上。抬起黑板擦，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，按下黑板擦，兩小車同時(shí)停下來。用刻度尺測出兩小車移動(dòng)的位移x1、x2。由于兩小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比。在盤中重物相同的情況下，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。

編號(hào)物理量12345a/（m·s-2）F/N1.探究加速度與所受合外力的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析保證小車的質(zhì)量不變，在小盤上依次增加砝碼的個(gè)數(shù)，目的是改變對小車的拉力。根據(jù)得到的紙帶計(jì)算每一次小車的加速度，與相應(yīng)砝碼質(zhì)量記為一組數(shù)據(jù)。并將得到的多組數(shù)據(jù)填入下表。a/（m·s-2）F/N0以a為縱軸，F(xiàn)為橫軸建立坐標(biāo)系，利用圖像尋找二者數(shù)量關(guān)系。發(fā)現(xiàn)這些點(diǎn)大致在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比。繪制完圖像后，有可能出現(xiàn)如下面甲乙兩圖的情況甲圖乙圖甲圖由縱截距可知，在拉力為0時(shí)，小車仍有加速度，所以是因?yàn)槠胶饽Σ亮r(shí)，斜面傾斜角過大導(dǎo)致。乙圖由橫截距可知，在拉力為某一值時(shí)，小車才有加速度，所以是因?yàn)槠胶饽Σ亮r(shí)，斜面傾斜角過小導(dǎo)致。誤差分析a/m·s-2F/N0aamm0FFm0g懸掛物的質(zhì)量m0要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m誤差分析

編號(hào)物理量12345a/（m·s-2）m/kg1/m/(kg-1)2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系：保證小盤上砝碼不變，再依次增加小車上砝碼的個(gè)數(shù)，目的是改變小車的質(zhì)量。根據(jù)得到的紙帶計(jì)算每一次小車的加速度，與相應(yīng)小車及其上砝碼總質(zhì)量記為一組數(shù)據(jù)，并計(jì)算出總質(zhì)量的倒數(shù)。將得到的多組數(shù)據(jù)填入下表。【例題1】如圖所示，某同學(xué)利用圖示裝置做“探究加速度與物體所受合力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個(gè)光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊通過繞過兩個(gè)滑輪的細(xì)繩與彈簧秤相連，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變鉤碼的質(zhì)量，讀出彈簧秤的不同示數(shù)F，不計(jì)細(xì)繩與滑輪之間的摩擦力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，本實(shí)驗(yàn)__________(選填“需要”或“不需要”)將帶滑輪的氣墊導(dǎo)軌右端墊高，以平衡摩擦力；實(shí)驗(yàn)中__________(填“一定要”或“不必要”)用天平測出所掛鉤碼的質(zhì)量；滑塊(含遮光條)的加速度__________(選填“大于”“等于”或“小于”)鉤碼的加速度?！緟⒖即鸢浮坎恍枰?/p>

不必要

大于【典例2】用如圖甲所示裝置探究小車加速度與其質(zhì)量的關(guān)系，圖乙是其俯視圖，實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：（1）取兩個(gè)相同的小車A、B，放在光滑的水平桌面上，小車的左端各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)相同的重物，小車的右端各系一條細(xì)繩，細(xì)繩另一端用夾子固定；（2）A車質(zhì)量為mA，通過在B車上加砝碼改變B車質(zhì)量，B車和車上砝碼的總質(zhì)量為mB，并使A、B兩車的質(zhì)量均______重物質(zhì)量（選填“遠(yuǎn)大于”、“約等于”、“遠(yuǎn)小于”）；（3）打開夾子，重物牽引小車運(yùn)動(dòng)，合上夾子，兩小車同時(shí)停止．用刻度尺分別測出A、B兩小車通過的位移為xA、xB．則兩車的加速度之比aA:aB=__________；（4）某同學(xué)猜想小車加速度與質(zhì)量成反比，則xA、xB，與mA、mB，應(yīng)滿足的關(guān)系式為______；（5）改變B車上砝碼的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證該同學(xué)的猜想并得出結(jié)論．【典例3】某實(shí)驗(yàn)小組用如圖（a）所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系。（1）實(shí)驗(yàn)中______（選填“一定要”或“不需要”）保證沙和沙桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；（2）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖（b）所示的一條紙帶（兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出），已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大