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1、3 2实验 探究加速度与力 质量的关系 1 探究加速度与力的关系 2 探究加速度与质量的关系 3 掌握利用图象处理数据的方法 教学目标 赛车 思考 1 物体的加速度a可能和哪些因素有关 M m 结论 当力一定时 物体的加速度随着质量的增大而减小 F1 F2 结论 当物体质量一定时 物体的加速度随着力的增大而增大 2 加速度a与力F 质量m存在怎样的定量关系呢 m一定 a F F一定 a 1 m 假设和猜想 一 确定研究方法 应该采用什么样的物理方法来研究a与F m的定量关系呢 保持m不变 研究a与F的关系 保持F不变 研究a与m的关系 研究方法 控制变量法 二 实验设计 实验器材 打点计时器
2、纸带及复写纸 小车 一端附有定滑轮的长木板 小盘和砝码 细绳 低压交流电源 天平 带有一套砝码 刻度尺 研究对象 可用天平测出其质量M 钩码的质量m 其总重力G当作小车受到的拉力F 从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a 1 怎样测小车所受到的拉力 2 怎样消除小车受到的摩擦力影响 当钩码质量m远远小于小车的质量M时 即m M 可认为钩码重力近似等于绳子拉力 用以表示小车受到的合外力F 平衡摩擦力 G G1 FN f G1 f 将木板适当倾斜 垫上薄木块 使小车在不受拉力作用时 不挂钩码 但要连接纸带 能拖着纸带在木板上近似做匀速直线运动 实验条件 平衡摩擦力的方法 当钩码质量m远远小于小
3、车的质量M 即m M时 可认为钩码重力近似等于绳子拉力 用以表示小车受到的合外力F 思考 平衡摩擦力f后 如果仅改变小车的质量 还需要再次平衡摩擦力吗 实验步骤 1 用天平测出小车的质量M 2 安装好实验装置 在小车上装好纸带 不挂钩码 纸带另一端穿过计时器限位孔 调整木板倾斜程度 直到小车拖着纸带做匀速直线运动 从而平衡摩擦力 3 控制小车质量不变 用细线将钩码与小车相连 打开打点计时器 释放小车 测出一组数据 4 改变钩码质量m 钩码质量远小于小车质量 多测几组数据 5 控制钩码质量不变 改变小车质量 不需再平衡摩擦力 再测几组数据 6 数据处理 0 100 146 0 200 302 0
4、 300 428 0 400 592 0 500 751 如何更直观地处理数据 当拉力不变时 怎样化曲线为直线 注意事项 1 在本实验中 必须平衡摩擦力 方法是将长木板的一端垫起 而垫起的位置要恰当 在位置确定以后 不能再更换倾角 2 改变m和M的大小时 每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器 而且先通电再放小车 3 作图时 要使尽量多的点在直线上 不在直线上的点应对称分布在直线的两侧 误差较大的舍去 注意 如果采用气垫导轨 则不需平衡摩擦力 如果有力传感器等可以直接测出细线拉力的装置 不需满足m M的条件 其他设计方案 以小车 一端带滑轮的长木板 粗线 砝码 钩码 天平 刻度尺 宽口夹子为实
5、验器材 研究小车的运动 参考方案三 利用气垫导轨来探究 2020 6 19 20 光电门 数字计时器 气垫导轨 例题 实验后根据实验数据作出了a F关系图线如图甲 乙所示 请分析其原因各是什么 甲 乙 没加拉力就产生了加速度 说明导轨有定滑轮的一端低 另一端高 即平衡摩擦力时导轨与水平面的夹角太大 当加一定的拉力后 还没产生加速度 说明有较大的摩擦力影响 说明还没有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足 1 按实验要求装置好器材后 应按一定步骤进行实验 下列操作步骤的安排顺序不尽合理 请按合理的顺序将字母代号填写在下面横线上 A 保持砂桶里砂子的质量不变 在小车里加砝码 测出加速度 重复几次 B 保持小
6、车质量不变 改变砂桶里砂子的质量 测出加速度 重复几次 DCEBAGF C 用天平测出小车和小桶的质量 D 平衡摩擦力 使小车近似做匀速直线运动 E 挂上小桶 放进砂子 接通打点计时器的电源 放开小车 在纸带上打下一系列的点 F 根据测量的数据 分别画出a F和a m图象G 在每条已打点的纸带上 选取比较理想的部分 算出加速度 2 如图是某些同学根据实验数据画出的图象 下列说法中正确的是 A 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 AD 3 关于力和运动
7、的关系 下列说法中正确的是 A 物体的速度不断增大 表示物体必受力的作用B 物体的位移不断增大 表示物体必受力的作用C 物体朝什么方向运动 则这个方向上物体必受力的作用D 物体的速度大小不变 则其所受的合力必为零 A 4 某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz 纸带的记录如图4 2 9所示 图中前几个点模糊 因此从A点开始每打五个点取一个计数点 其中B C D E点的对应速度vB m s vC m s vD m s vE m s 由此测得小车的加速度a m s2 0 253 0 328 0 403 0 478 0 75 5 图为 探究加速度与力 质量的关系 实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带 纸带上A B C D E F G为七个相邻的计数点 相邻计数点间的时间间隔为0 1s 各计数点间距离如图中所示 单位是cm 小车的加速度是多少 解析 x1 2 80cm x2 4 40cm x3 5 95cm x4 7 60cm x5 9 15cm x6 10 75cm 1 要平衡小车的摩擦力 2 拉小车的钩码质量应远小于小车的质量 3 图象法处理实验数据技巧 0 a m
