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1、第2节：实验：探究加速度与力、质量的关系,认识：掌握利用图像处理数据的方法，实验中注意的事项和引起误差的原因 理解：用控制变量法探究加速度与力质量的关系，实验原理应用：控制变量法和实验步骤,猜想：a和F有关，且可能是,猜想：a和M有关，且可能是,思考与讨论：力是改变物体运动状态的原因，即力是使物体产生加速度的原因。那么，产生的加速度的大小与哪些因素有关呢？,物体质量一定时，受力越大，其加速度越大；,物体受力一定时，质量越小，其加速度越大。,一研究方法：,控制变量法,（1）在质量M相同时：研究加速度a和外力F的关系,（2）在外力F相同下：研究加速度a和质量M的关系,二实验设计（1）：,（）实验装
2、置：,（）实验器材：,砝码若干（用来改变小车质量）天平（用来测量沙桶与沙的总质量）,打点计时器、交流电源、复写纸、纸带、刻度尺、带定滑轮的长木板、小木块、小车、细线、沙桶和沙、,需测物理量：a、F、M,质量M：用天平测量，用钩码改变质量,拉力（合力）F：用沙和沙桶的总重力替代,加速度a：用打点计时器打出的纸带求小车的加速度,（3）实验步骤及数据处理,1、研究保持小车的质量不变时，加速度与力的关系(M=200克),在小车前端系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮下端可挂沙桶。（细绳平行轨道、纸带拉直）,将打点计时器固定于水平板上,将小车放在水平板上,在小车的后面安装一条打点计时的纸带。,平衡摩擦力：微
3、抬起平板有打点计时器的一端，使小车恰好能沿平板匀速滑下，用另一平板插入水平板下,让小车停在打点计时器附近,在细绳下端挂上沙桶，先按下打点计时器开关，再放开小车，使小车做匀加速运动。小车所受合力近似用沙桶和沙的总重力来表示,记下小车受到的合力的数值,利用纸带计算相应的加速度的数值，填入表格内。,结论：保持物体的质量不变时，加速度与合力成正比。,增减沙桶中的沙子，改变小车所受到的合力，再重复上述实验4次，将小车所受合力的不同数值和相应的加速度填入表格。,将得到的数据处理到图象上，作出aF的图象,这些点在一条过原点的直线上,2、研究物体受力不变时，加速度与质量的关系,将上述实验过程中，所挂沙桶和沙的
4、重力不变，改变小车质量4次，记下记下小车质量的不同数值及测出相应的加速度的数值，填入表格。,得到的数据处理到图象上，作出a1/M的图象,点在一条过原点的直线上,结论：保持物体合力不变时，加速度与质量成反比。,（4）注意事项,（5）误差分析,沙桶连沙的总质量没有远小于小车的质量。,测数据前必须要平衡摩擦，否则作出的图线将不过原点,满足沙桶和沙的总质量远小于小车的质量:挂沙桶和沙的总质量逐渐加大，但不要过大，质量过大，会使图象线性变差,未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过小,平衡摩擦力时倾角过大,横轴截距表示小车所受的阻力大小,实验注意一：平衡摩擦力,1、为什么要平衡？,FN,F,f,G,M,m,研究
5、a与F（合力）的关系一定要平衡摩擦力，确保绳子拉力是小车的合力,4、绳子的拉力就等于小车所受合力，还要注意些什么？,轻推小车,打出的纸带点迹均匀分布，说明小车可作匀速直线运动,2、如何平衡？,3、如何判断已经平衡？平衡时注意什么？,适当垫高长木板装打点计时器的一端，使小车重力沿斜面的下滑分力与摩擦力相平衡,注意：调节定滑轮使绳与导轨平行,FN,f,G,注意：平衡摩擦力小车附带纸带但不要挂沙桶,M,F=0.5N,G=0.5N,a1,a2,只有当沙桶和沙的总质量远小于小车的总质量，即mM时：,a1 a2,实验注意二：沙桶连沙的总质量一定远小于小车的质量,M,F=0.5N,G=0.5N,m,F=0.
6、5N,a1,a2,a1 a2,只有当沙桶和沙的总质量远小于小车的总质量，即mM时：,a1 a2,实验注意二：沙桶连沙的总质量一定远小于小车的质量,实验准备知识：,利用纸带计算小车的加速度,0 1 2 3 4 5 6,T=0.1s,S4S1=3aT2,SS=3aT2,SS=3aT2,本实验至少打需910条纸带，计算出910个加速度，用于画图象（注意要在每条纸带上注明拉力大小和小车质量大小）,二实验设计（2）：,研究做匀加速运动的小车的加速度a与所受合力F及小车的质量M的关系，需要测定的物理量：a、F、M,可用天平测量或直接用砝码或钩码来改变质量,质量M：,拉力（合力）F用弹簧秤测量 或用托盘和砝
7、码的重力,（2）用公式：,测出x与对应的时间t，则可求出加速度,测定小车的加速度a 的方法：,小车从静止开始做匀加速运动时,（1）用打点计时器打得的纸带求小车的加速度,如果测出两辆初速度为零的匀加速运动的小车在相同时间内的位移x1、x2，则位移之比就是加速度之比，即：,两辆小车并排放置，前端各系一条细绳，细绳的另一跨过定滑轮各挂钩码，两小车后端也各系一条细绳，一起被一个夹子夹着使两车静止,打开夹子，两车同时开始运动，关上夹子，两车同时停下来，可保证两车运动时间相同。,测出两车的位移，就可知道它们加速度的关系,实验一,两车质量相同，所受拉力（合力）：,让两车由静止开始匀加速运动相同时间，测出它们
8、的位移x、x,实验现象：,则：,实验结论：物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比,或,即：,几点说明：,（1）若让多辆小车由静止开始匀加速运动相同时间,在质量一定的情况下，测得多个外力（F1、F2、F3）对应的加速度（a1、a2、a3）,可画出aF图象，并从中得出结论，则所得结论更可靠,实验结论：物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比,即：,实验二,两车所受拉力（合力）相同，质量不同：,让两车由静止开始匀加速运动相同时间，测出它们的位移x、x,实验现象：,则：,实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比,或,即：,M,在受力一定的情况下，测得多辆小车质量分别为M1、M2、M3时对应的加速度a1、a2、a3,可画出aM图象应为,改画为 图象,实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比,即：,M,
