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1、4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系,第四章 牛顿运动定律,牛顿第一定律,从牛顿第一定律你能做出那些思考？,物体运动状态改变的原因是什么,运动状态变化,速度变化,加速度,力,力是产生加速度的原因,影响物体加速度的因素？,生活实例,物体的加速度与物体所受外力以及物体的质量有关,事实说明：m 一定时，F 大，加速度大 F 一定时，m 大，加速度小,a、F、m 间的定量关系？,基于简单的原则,m 一定时，F 大，加速度大,F 一定时，m 大，加速度小,加速度 a 与合外力 F 的关系,实验设计,保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加速度 a 与外力 F 的关系,2.物体的质量用测量,1.怎样
2、测量物体的加速度？,天平,3.如何改变小车的质量？,砝码,方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、小盘、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。,怎么得出合外力F？,从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a,用天平测出小车的质量m,小盘和重物的总重力G是小车受到的合外力F吗？,思考：小车在运动方向上受几个力的作用？细绳对小车的拉力等于小车所受的合力吗？,平衡摩擦力：,平衡摩擦力是指小车所受动力（重力沿斜面分力）与小车所受阻力（包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车所拖纸带的摩擦力）大小相等。,注意：平衡摩擦力时不要挂小桶,注意：,平衡摩擦力 将木板一侧垫高，以补偿摩擦力及其他
3、阻力。 调节木板倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。,此时小盘和重物总重力才是小车受到的合外力。,小车所受合力等于细绳对小车的拉力。,只有当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时,小车所受拉力F才近似等于盘和砝码的总重力. 即M m时，F=mg,小车,纸 带,改进后的实验装置图：,把木板一端垫高，平衡小车受到的摩擦力,（1）用天平测出小车和小盘的质量 M 和m，并把 数据记录下来(要求：M m),（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把 悬挂小盘的细绳系在小车上,（3）平衡摩擦力,（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通 电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力,（5）保持
4、小车质量不变，在小盘内放入质量为m1 的小物体，重复上述实验,（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材,（2）数据采集,加速度 a 与合外力F的关系,（1）控制变量,实验设计,数据处理,用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示牵引力F 作a F 图象,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.30,0.10,0.15,0.21,0.26,a F 图象是一条过原点的倾斜直线,a F,加速度 a 与物体质量m 的关系,实验设计,保持小车所受合外力不变，改变小车的质量 m，分析加速度 a 与质量 m 的关系,（1）用天平测出小车质量 M ，并把数据记录下来,（2）按实验装置图把实验器材安装
5、好，但不要把 悬挂小盘的细绳系在小车上,（3）平衡摩擦力,（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通 电源再放开小车，取下纸带，标注小车质量,（5）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量为 m1，重复上述实验,（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材,数据处理,数据处理,数据分析,问题1,a m 为曲线能否说明 a 与m 成反比？,问题2,如何进步研究？,m,说明：在牵引力一定时， a 与m 成反比,结论： m一定，aF F一定，a 1/m 注意：1.平衡摩擦力 2.小车和车上砝码的总质量远大于小 盘和盘中砝码的总质量。,方案二：以两只小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度
6、尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。,实验方案讨论,方案二：,由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同,实验方案,质量保持不变,合外力保持不变,1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系,实验方案原理：如图所示,F1, F2，在相同的时间内:,x1= a1t2,x2 = a2t2,a1/ a2=x1/x2,测量出x1 、x2,2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系,气垫导轨装置,你是否还有其他的实验方案?,方案三：,利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系,某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是:,没有平衡掉摩擦力,m,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
7、的质量; 3、图象法处理实验数据技巧.,课堂小结：注意,实验结论：,（注意：这里的力指的是物体所受的合外力）,1、m一定，加速度a与F的定量关系：,2、F一定，加速度a与m的定量关系:,小结：,1、力是物体产生加速度的原因,2、实验方法：控制变量法,3、实验结论：,1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平 衡摩擦力的说法中正确的是( ) A.“平衡摩擦力”的本质就是让小车受到的摩擦力为零 B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面 方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡 C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于 所挂砝码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力 D.“平衡摩擦力
8、”是否成功，可根据小车拖动的由打点 计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀来确定,BCD,2.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中备有下列器材： A.打点计时器;B.天平;C.秒表;D.低压交流电源;E.电池;F.纸带;G.细绳、砝码、小车、小盘；H.薄木板;I.装有细砂的小桶 其中多余的器材是_； 缺少的器材是_. 【解析】多余的器材是秒表、电池；缺少的是刻度尺、一端带滑轮的长木板. 答案：C、E 刻度尺、一端带滑轮的长木板,3. 在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力F关系的有关资料记录在表一中.将测得的反映加速度a和质量M关系的有关
9、资料记录在表二中.,表一,(1)根据表中所列数据，分别画出a-F图象和a- 图象. (2)由图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为_ _；当F一定时，a与M的关系为_.,表二,【解析】本题主要考查本实验的数据处理问题以及结合 图表综合分析问题的能力. （1）分别画出a-F与a- 的坐标，按表中数据进行描 点，作一直线，使直线经过大多数点即可得到图象，如 图甲、乙所示.,（2）由于图线为直线，所以a与F成正比，a与M成反比. 答案：（1）见解析图 (2)正比关系 反比关系,4.在“探究加速度与力、质量关系”的实验中 (1)某小组得到一条打点的纸带,相邻计数点间的时间间隔为T,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,如图所示,计算D点的瞬时速度的表达式,加速度的表达式.,(2)另一小组在该实验中得到了如下一组实验数据,请在右图所示的坐标系中画出aF图线.,从图中可以发现实验操作中存在的 问题可能是( ) A.实验中没有平衡摩擦力 B.实验中平衡摩擦力时木板倾角过小 C.实验中平衡摩擦力时木板倾角过大 D.实验中小车质量发生变化,AB,
