高一物理42探究加速与力质量的关系.pptx

4.2 实验实验:探究加速度探究加速度与力、质量的关系与力、质量的关系学习目标学习目标:1.1.体会控制变量法的应用体会控制变量法的应用2.2.理解探究加速度，质量，力三者关系的实验方案理解探究加速度，质量，力三者关系的实验方案的原理的原理3.3.掌握测量加速度的方法，会用图像法处理实验数掌握测量加速度的方法，会用图像法处理实验数据，能进行误差分析据，能进行误差分析主备人：主备人：物体的加速度物体的加速度a与所受到的合外力与所受到的合外力F、物体质量、物体质量m有有怎怎样样的定量关系？的定量关系？研究方法：控制变量法研究方法：控制变量法保持保持m不变，研究不变，研究a 与与F的关系的关系;保持保持F不变，研究不变，研究a与与m的关系。的关系。实验原理：实验原理：m一定，一定，a与与F成正比成正比，a aF一定，一定，a与与m成反比成反比，a aa aFma Fa实验仪器：实验仪器：打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码小车小车:打点计时器打点计时器:测量小车运动过程中的加速度测量小车运动过程中的加速度钩码钩码:重力提供拉力重力提供拉力研究对象研究对象,可用天平称其质量可用天平称其质量G钩码钩码=F合合GFNFf？平衡摩擦力：平衡摩擦力：只有当小车质量只有当小车质量远大于远大于钩码质量时，钩码的重力才钩码质量时，钩码的重力才近似近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力FGG1FNfG1平衡摩擦力平衡摩擦力f。在小车不挂钩码时，在小车不挂钩码时，将长木板倾斜将长木板倾斜，轻推轻推小车，若小车能在斜面上做小车，若小车能在斜面上做匀速匀速运动，表示摩擦力已经与重力沿斜面运动，表示摩擦力已经与重力沿斜面下滑的分力平衡了。下滑的分力平衡了。实验步骤实验步骤:1.用天平测出小车的质量。用天平测出小车的质量。2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小车质量不变控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。测出一组数据。4.改变钩码质量，多测几组数据。改变钩码质量，多测几组数据。5.控制钩码质量不变控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。，改变小车质量，再测几组数据。次数次数F/F/N Na/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 N0 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如何更直观地处如何更直观地处如何更直观地处如何更直观地处理数据？理数据？理数据？理数据？当小车质量当小车质量m不变时不变时结论：结论：m一定时，一定时，a与与F成正比成正比a F数据处理：加速度与力的关系a/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次数次数m/kgm/kga/m a/m s s-2-21 10.4000.8612 20.5000.6923 30.7500.4704 41.0000.3525 51.2000.2901/m/kg 1/m/kg-1-12.502.502.002.001.331.331.001.000.830.83当拉力当拉力F不变时不变时结论：结论：F一定时，一定时，a与与m成反比成反比a 1/m数据处理：加速度与质量的关系注意事项：注意事项：1平衡摩擦力平衡摩擦力：将打点计时器固定在被垫高的将打点计时器固定在被垫高的一端；一端；小车前不能施加任何牵引力（不能连接细小车前不能施加任何牵引力（不能连接细线和勾码）线和勾码）小车后连接一条纸带小车后连接一条纸带先接通电源再先接通电源再轻推小车。轻推小车。2不重复平衡摩擦力不重复平衡摩擦力3实验条件：每条纸带必须在满足实验条件：每条纸带必须在满足小车的质量远小车的质量远大于小盘和砝码的总质量大于小盘和砝码的总质量的条件下打出此时的条件下打出此时小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力4.拉动小车的细线必须与木板平行拉动小车的细线必须与木板平行.5一先一后：改变拉力或小车质量后，每次开始一先一后：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，先接通电源，再释放小车再释放小车实验误差分析：实验误差分析：1.1.未平衡摩擦力，或平衡摩擦力时，长木板倾角过未平衡摩擦力，或平衡摩擦力时，长木板倾角过大或过小大或过小2.2.小车质量不是远大于钩码质量小车质量不是远大于钩码质量3.3.测量误差：测量误差：刻度尺测量纸带各点距离，天平测量质量，刻度尺测量纸带各点距离，天平测量质量，a/ma/ms s-2-2平衡摩擦力平衡摩擦力没有平衡摩擦力没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾或平衡摩擦力时倾角过小角过小a/ma/ms s-2-2a/ma/ms s-2-2平衡摩擦力时平衡摩擦力时长木板倾角过大长木板倾角过大F/NF/NF/N例例1在利用打点计时器和小车来做在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动验证牛顿运动定律定律”的实验时，下列说法中正确的是的实验时，下列说法中正确的是()A平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上轮拴在小车上B连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车再释放小车随堂练习：随堂练习：BCDBCD例例2.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的试验中。的试验中。（1）某小组得到一条打点的纸带，相邻计数点间的）某小组得到一条打点的纸带，相邻计数点间的时间间隔为时间间隔为T，且间距，且间距S1、S2、S3、S4、S5、S6已测已测出，如下图所示，计数点出，如下图所示，计数点D点瞬时速度的表达式为点瞬时速度的表达式为_，物体加速度的表达式为物体加速度的表达式为_。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）.另一小组在试验中得到了如下一组实验数据另一小组在试验中得到了如下一组实验数据F/N0.1980.2970.4100.490a/（ms-2）0.250.590.901.20请在下图所示的坐标中画出请在下图所示的坐标中画出a-F图像。图像。a/ms-2F/N 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.61.20.90.60.30.在只探究加速度与力的关系时，实验要在只探究加速度与力的关系时，实验要满足什么前提：满足什么前提：_.从图中可以发现试验操作中存在的问题从图中可以发现试验操作中存在的问题可能是（可能是（）A.试验中没有平衡摩擦力试验中没有平衡摩擦力B.试验中平衡摩擦力时木板的倾角过小试验中平衡摩擦力时木板的倾角过小C.试验中平衡摩擦力时木板的倾角过大试验中平衡摩擦力时木板的倾角过大D.试验中小车的质量发生了变化试验中小车的质量发生了变化ACAC保持研究对象的质量一定保持研究对象的质量一定作业：本节名师面对面作业：本节名师面对面