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1、4.2 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系实验：探究加速度与力、质量的关系课前导航课前导航图图21-1所所示示是是超超市市中中常常用用的的手手推推车车我我们们要要用用同同样样大大小小的的力力推推动动它它，空空车车时时容容易易还还是是装装满满货货物物的的时时候候容容易易？由由此此，我们能得出什么结论呢？我们能得出什么结论呢？图图21-121-1在在水水平平面面上上用用大大小小不不同同的的力力去去推推动动同同一一辆辆小小车车，用用力力大大，则则小小车车运运动动的的距距离离就就大大；用用力力小小，则则小小车车运运动动的的距距离离就就小小那那么么物物体体被被加加速速与与什什么么因因素素有有关关呢
2、呢？我我们们又又能能得得出出什什么么结结论论呢？呢？基础梳理基础梳理知识精析知识精析一、控制变量法一、控制变量法1加加速速度度是是表表示示物物体体运运动动状状态态变变化化快快慢慢的的物物理理量量根根据据事事实实经经验验，加加速速度度与与物物体体的的质质量量有有关关物物体体受受力力一一定定时时，质质量量越越小小，加加速速度度就就越越大大加加速速度度还还与与物物体体受受力力的的大大小小有有关关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大物体质量一定时，受力越大，其加速度越大2控控制制变变量量法法：加加速速度度a和和质质量量m、受受力力F都都有有关关系系研研究究它它们们之之间间的的关关系系时时，先先保保
3、持持质质量量不不变变，测测量量物物体体在在不不同同的的力力的的作作用用下下的的加加速速度度，分分析析加加速速度度与与力力的的关关系系，再再保保持持物物体体所所受受的的力力相相同同，测测量量不不同同质质量量的的物物体体在在该该力力作作用用下下的的加加速速度度，分分析析加加速速度度与与质质量量的的关关系系这这种种先先控控制制一一个个参参量量不不变变，研研究究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法三、平衡摩擦力的目的和方法三、平衡摩擦力的目的和方法1目目的的：实实验验中中小小车车要要受受到到摩摩擦擦阻阻力力的的作作用用，增增加加了了实实验验的的难难度度垫垫高高水
4、水平平木木板板不不带带滑滑轮轮的的一一端端，使使小小车车自自身身重重力力沿沿斜斜面面的的分分力力平平衡衡摩摩擦擦力力，这这样样小小车车所所受受拉拉力力即即为为合合力力，提提高了实验成功率高了实验成功率2方方法法：不不挂挂托托盘盘，使使小小车车拖拖着着纸纸带带，纸纸带带通通过过打打点点计计时时器器，并并且且使使打打点点计计时时器器处处于于工工作作状状态态，逐逐渐渐调调节节木木板板的的倾倾角角，使使打打下下的的纸纸带带点点间间距距相相等等，则则说说明明小小车车做做匀匀速速直直线线运运动动，即平衡了摩擦力即平衡了摩擦力四、实验注意事项四、实验注意事项1平平衡衡摩摩擦擦力力时时不不要要挂挂重重物物，整
5、整个个实实验验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后，不不管管以以后后是是改改变变盘盘和和砝砝码码的的质质量量还还是是改改变变小小车车及及砝砝码码的的质质量量，都不需要重新平衡摩擦力都不需要重新平衡摩擦力2实实验验中中必必须须满满足足小小车车和和砝砝码码的的质质量量远远大大于于小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量只只有有如如此此，砝砝码码和和小小盘盘的的总总重重力力才才可可视视为为与与小小车车受到的拉力相等受到的拉力相等3各各纸纸带带上上的的加加速速度度a，都都应应是是该该纸纸带带上上的的平平均均加加速速度度4作作图图象象时时，要要使使尽尽可可能能多多的的点点在在所所作作直直线线上上，不不在在直直线线上
6、上的的点点应应尽尽可可能能对对称称分分布布在在所所作作直直线线两两侧侧离离直直线线较较远远的的点是错误数据，可舍去不予考虑点是错误数据，可舍去不予考虑5小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手五、误差分析五、误差分析1质质量量的的测测量量误误差差、纸纸带带上上打打点点计计时时器器打打点点间间隔隔距距离离的的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差2因因实实验验原原理理不不完完善善造造成成误误差差：本本实实验验中中用用小小盘盘及及砝砝码码的的总总重重力力代代替替小小车车受受到到的的拉拉力力(实实际际上上小小车
7、车受受到到的的拉拉力力要要小小于于小小盘盘及及砝砝码码的的总总重重力力)，存存在在系系统统误误差差小小盘盘及及砝砝码码的的总总质质量量越越接接近近小小车车的的质质量量，误误差差就就越越大大；反反之之，小小盘盘及及砝砝码码的的总总质质量越小于小车的质量，误差就越小量越小于小车的质量，误差就越小3平平衡衡摩摩擦擦力力不不准准造造成成误误差差：在在平平衡衡摩摩擦擦力力时时，除除了了不不挂挂小小盘盘外外，其其他他的的都都跟跟正正式式实实验验一一样样(比比如如要要挂挂好好纸纸带带、接接通通打打点点计计时时器器)，匀匀速速运运动动的的标标志志是是打打点点计计时时器器打打出出的的纸纸带带上上点点的距离相等的
8、距离相等方法指导方法指导一、探究加速度与质量的关系一、探究加速度与质量的关系例例1 1某某同同学学在在实实验验中中保保持持拉拉力力不不变变，得得到到了了小小车车加加速速度度随质量变化的一组数据，如下表所示随质量变化的一组数据，如下表所示实验次数次数加速度加速度a/(ms2)小小车与砝与砝码总质量量m/kg小小车与砝与砝码总质量的倒数量的倒数m1/kg110.290.205.020.250.254.030.220.303.340.180.352.950.160.402.5请请你你在在图图212甲甲方方格格纸纸中中建建立立合合适适坐坐标标系系并并画画出出能能直直观观反反映映出加速度与质量关系的图线
9、出加速度与质量关系的图线 图图21-221-2甲甲解解析析先先确确定定坐坐标标的的含含意意，再再按按表表格格数数据据描描点点，最最后后把把各点连成直线各点连成直线二、探究加速度与力的关系二、探究加速度与力的关系在在“探探究究加加速速度度与与力力、质质量量的的关关系系”的的实实验验中中，若若测测得得某一物体某一物体M一定时，一定时，a与与F的关系的有关数据资料如下表的关系的有关数据资料如下表. (1)根据表中数据，画出根据表中数据，画出aF图象图象 (2)从图象可以判定：当从图象可以判定：当M一定时，一定时，a与与F的关系为的关系为_若若a与与F成成正正比比，图图象象应应是是一一条条过过原原点点
10、的的直直线线同同时时因因实实验验中中不不可可避避免免地地出出现现误误差差，描描出出的的点点不不在在一一条条直直线线上上是是很很正正常常的的，连连线线时时应应使使直直线线过过尽尽量量多多的的点点，不不在在直直线线上上的的点点应应大大致致对对称称分分布布在在直直线线两两侧侧，离离直直线线较较远远的的点点应应视视为为错错误误数数据据，不予考虑不予考虑a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(1)aF图象如图所示图象如图所示(2)由图象可知由图象可知a与与F成正比关系成正比关系答案答案(1)如图所示如图所示(2)正比关系正比关系点点评评因因为为a与与F成成正
11、正比比，所所以以尽尽量量把把图图线线画画成成通通过过原原点点，直线的斜率表示物体质量的倒数直线的斜率表示物体质量的倒数变式训练变式训练1某某同同学学在在做做“探探究究加加速速度度与与力力、质质量量的的关关系系”的的实实验验时时，画画出出了了如如图图213甲甲所所示示的的三三条条图图线线，这这三三条条图图线线表表示示实实验验中中的的_不同不同 图图21-3甲甲解解析析如如图图213乙乙所所示示，过过F轴轴上上的的某某一一点点作作一一条条平平行行于于a轴轴的的直直线线，与与三三条条图图线线有有三三个个交交点点，可可以以看看出出三三个个交交点点对对应应的的纵纵坐坐标标a的的值值不不同同，a的的值值越
12、越小小，运运动动状状态态越越难难改改变变，惯惯性性越越大大，质质量量也也就就越越大大，可可见见三三条条图图线线对对应应实实验验中中物物体体的的质质量不同，且斜率越小的，质量越大量不同，且斜率越小的，质量越大图图21-3乙乙答案答案小车的质量小车的质量三、实验误差分析三、实验误差分析例例3 3用用图图214甲甲所所示示的的装装置置研研究究质质量量一一定定时时加加速速度度与与作作用用力力的的关关系系研研究究的的对对象象是是放放在在长长木木板板上上的的小小车车，小小车车的的质质量量为为M，长长木木板板是是水水平平放放置置的的小小车车前前端端拴拴着着细细轻轻绳绳，跨跨过过定定滑滑轮轮，下下面面吊吊着着
13、沙沙桶桶实实验验中中认认为为细细绳绳对对小小车车的的作作用用力力F等等于于沙沙和和桶桶的的总总重重力力mg.用用改改变变沙沙的的质质量量的的办办法法来来改改变变小小车车的的作作用用力力F，用用打打点点计计时时器器测测出出小小车车的的加加速速度度a，得得出出若若干干组组F和和a的数据然后根据测得的数据作出的数据然后根据测得的数据作出aF 图线图线图图21-4一一学学生生作作出出图图21-4乙乙所所示示的的图图线线，发发现现横横轴轴上上的的截截距距OA较较大大，明明显显地地超超出出了了偶偶然然误误差差的的范范围围，这这是是由由于于在在实实验验中中没没有进行下面的步骤，即有进行下面的步骤，即.解解析
14、析细细绳绳对对小小车车的的拉拉力力F达达到到一一定定的的数数值值前前，小小车车仍仍静静止止，表表示示木木板板的的摩摩擦擦力力不不能能忽忽略略，同同时时也也表表明明该该同同学学做做实实验时，没有给实验装置平衡摩擦力验时，没有给实验装置平衡摩擦力答案答案给实验装置平衡摩擦力给实验装置平衡摩擦力变式训练变式训练2如如果果此此学学生生根根据据测测得得的的数数据据作作出出的的aF图图线线如如图图215所示，则：所示，则：图图21-5 (1)实验中出现误差的原因是什么？实验中出现误差的原因是什么？ 答：答：_.(2)应该怎样处理这种情况？应该怎样处理这种情况？ 答：答：_.解解析析当当力力F为为零零时时，
15、加加速速度度不不为为零零，就就说说明明当当力力为为零零时时，小小车车仍仍在在长长木木板板上上向向下下加加速速，其其原原因因就就是是平平衡衡摩摩擦擦力力时时长长木木板板倾倾角角过过大大，使使得得小小车车的的重重力力沿沿斜斜面面向向下下的的分分力力大大于于小小车所受滑动摩擦力，所以应重新调整木板，平衡摩擦力车所受滑动摩擦力，所以应重新调整木板，平衡摩擦力答案答案(1)平衡摩擦力时，长木板的倾角过大平衡摩擦力时，长木板的倾角过大(2)减小长木板的倾角，重新平衡摩擦力减小长木板的倾角，重新平衡摩擦力四、实验注意事项四、实验注意事项例例4 4在在“探探究究加加速速度度与与力力、质质量量的的关关系系”的的
16、实实验验中中，当当作作用用力力一一定定时时(悬悬挂挂的的重重物物或或沙沙桶桶重重力力不不变变)，探探索索加加速速度度与与质量的关系时，下列说法正确的是质量的关系时，下列说法正确的是()A平平衡衡摩摩擦擦力力时时，应应将将装装沙沙的的小小桶桶用用细细绳绳通通过过定定滑滑轮轮系在小车上系在小车上B每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D小小车车运运动动的的加加速速度度可可用用天天平平测测出出小小车车的的质质量量M和和沙沙及沙桶的质量及沙桶的质量m，直接用公式，直接用公式
17、求出求出解解析析在在平平衡衡摩摩擦擦力力时时，不不应应将将装装沙沙的的小小桶桶通通过过定定滑滑轮轮连连在在小小车车上上，而而是是在在木木板板后后端端垫垫上上适适应应厚厚度度的的薄薄片片，再再观观察察小小车车能能在在木木板板上上带带着着纸纸带带匀匀速速下下滑滑即即可可，故故选选项项A错错误误，B正正确确；操操作作时时应应先先接接通通打打点点计计时时器器的的电电源源再再放放开开小小车车，故故选选项项C错错误误；牛牛顿顿第第二二定定律律是是本本实实验验要要达达到到的的目目标标，不不能能把把它它作作为为理理论论根根据据来来计计算算加加速速度度，其其加加速速度度只只能能从从纸纸带带提提供供的的数数据据计算得出，故选项计算得出，故选项D错误错误答案答案B同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
