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1、 第二节第二节 实验实验 探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系 二、实验设计二、实验设计 研究做研究做匀加速运匀加速运动动的小车的加速度的小车的加速度a与所受拉力与所受拉力F及小车及小车的质量的质量M的关系的关系需要测定的物理量：需要测定的物理量：a、F、M小车质量小车质量M用天平测量用天平测量小车所受拉力（合力）小车所受拉力（合力）F与托盘和砝码的重力与托盘和砝码的重力相等？相等？小车的加速度小车的加速度a （1）在质量相同时：研究加速度）在质量相同时：研究加速度a和外力和外力F的关系的关系一、研究方法：一、研究方法：（2）在相同外力作用下：研究加速度）在相同外力作用下：研究
2、加速度a和质量和质量m的关系的关系控制变量法控制变量法0123456S S1 1S S2 2S S3 3S S4 4S S5 5S S6 6T=0.1sT=0.1sS S4 4S S1 1=3=3a aT T2 2S SS S=3=3a aT T2 2S SS S=3=3a aT T2 2本实验至少打需本实验至少打需本实验至少打需本实验至少打需58585858条纸带，计算出条纸带，计算出条纸带，计算出条纸带，计算出58585858个加速度，用于画个加速度，用于画个加速度，用于画个加速度，用于画图象（注意要在每条纸带上注明图象（注意要在每条纸带上注明图象（注意要在每条纸带上注明图象（注意要在每条
3、纸带上注明拉力大小拉力大小拉力大小拉力大小和和和和小车质量大小小车质量大小小车质量大小小车质量大小）测定小车的加速度测定小车的加速度a 的方法的方法：（1 1）用打点计时器打得的纸带求小车的加速度）用打点计时器打得的纸带求小车的加速度（2 2）用公式：）用公式：测出测出x与对应的时间与对应的时间t，则可求出加速度，则可求出加速度小车从静止开始做匀加速运动时小车从静止开始做匀加速运动时 如果测出两辆初速度为零的匀加速运动的小车在相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同时间内的位移x1、x2，则位移之比就是加速度之比，则位移之比就是加速度之比，即：即： 两辆小车并排放置，前端
4、各系一条细绳，细绳两辆小车并排放置，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条细绳，一起被一个夹子夹着使两车静止 打开夹子，两车打开夹子，两车同时开始运动同时开始运动，关上夹子，关上夹子，两车同时停下来两车同时停下来，可保证两车运动，可保证两车运动时间相同时间相同。测出两车的位移，就可知道它们加速度的关系测出两车的位移，就可知道它们加速度的关系实验一、实验一、(1)两车质量相同，所受拉力（合力）：两车质量相同，所受拉力（合力）：让两车由静止开始匀加让两车由静止开始匀加速运动相同时间，测出它
5、速运动相同时间，测出它们的位移们的位移x、x实验实验实验现象：实验现象：则：则：实验结论：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物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比或或即：即：几点说明：几点说明：（1 1）若让多辆小车由静止开始匀加速运动相同时间）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（在质量一定的情况下，测得多个外力（ F1、F2、F3）对应的加速度（）对应的加速度（a1、a2、a3） 可画出可画出aF图象图象，并从中得，并从中得出结论，则所得结论更可靠出结论，则所得结论更可靠Fa实验结论：实验结论：物体质量一定时，物体的加速度与物
6、体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比所受外力成正比即：即：(2)两车所受拉力（合力）相同两车所受拉力（合力）相同，质量不同：，质量不同：让两车由静止开始匀加让两车由静止开始匀加速运动相同时间，测出它速运动相同时间，测出它们的们的位移位移x、x实验实验实验现象：实验现象：则：则：实验结论：实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比或或即：即： 在受力一定的情况下，测得多辆小车质量分别为在受力一定的情况下，测得多辆小车质量分别为m1、m2、m3时对应的加速度时对应的加速度a1、a2、a3 可画出可画出am图象图象应为应为 改画为改画为 图象
7、图象实验结论：实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比即：即：需要测定的物理量：需要测定的物理量：a、F、m小车质量小车质量m用天平测量用天平测量, ,可以用钩码改变质量可以用钩码改变质量小车所受拉力（合力）小车所受拉力（合力）F与与沙和沙桶的总重力沙和沙桶的总重力相等相等? ?小车的加速度小车的加速度a 用打点计时器打得的纸带求小车的加速度用打点计时器打得的纸带求小车的加速度三、实验设计（三、实验设计（2 2）：）：（）实验装置：（）实验装置：（）实验器材：（）实验器材：砝码若干砝码若干（用来改变小车质量）（用来改变小车质量）天平天平（用
8、来测量沙桶与沙的总质量）（用来测量沙桶与沙的总质量）纸带、纸带、小车、小车、 带定滑轮的长木板、带定滑轮的长木板、沙桶和沙、沙桶和沙、细线、细线、打点计时器、打点计时器、交流电源、交流电源、 刻度尺刻度尺复写纸、复写纸、（4）实验步骤及数据处理）实验步骤及数据处理1 1、研究保持小车的、研究保持小车的质量不变质量不变时，时，加速度与力加速度与力的关系的关系在小车前端系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮下端可挂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沙桶。（细绳平行轨道细绳平行轨道、纸带拉直、纸带拉直）将打点计时器固定于长板上将打点计时器固定于长板上, ,将小车放在水平板上将小车放在水
9、平板上, ,在小车的在小车的后面安装一条打点计时的纸带。后面安装一条打点计时的纸带。微抬起平板有打点计时器的一端，使小车恰好能沿平板匀微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（速滑下，用另一平板插入水平板下（平衡摩擦力平衡摩擦力小车附小车附带纸带但不要挂沙桶带纸带但不要挂沙桶）。）。让让小车停在打点计时器附近小车停在打点计时器附近, ,在细绳下端挂上在细绳下端挂上沙桶沙桶，先先按下按下打点计时器开关，打点计时器开关，再再放开小车，使小车做匀加速运动。小车所放开小车，使小车做匀加速运动。小车所受合力与沙桶和沙的总重力相等受合力与沙桶和沙的总重力相等记下小车
10、受到的合力的数值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利用纸带计算相应的加速度的数值，填入表格内。数值，填入表格内。结论：保持物体的结论：保持物体的质量不变质量不变时，加速度与时，加速度与合力合力成成正比正比。 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，再重复上述实验验4 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。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，作出将得到的数据处理到图象上，作出aF的图象的图象实验次数实验次数加速度加速度a/ms-2小车受力小车受力F/N1 12 23
11、 34 45 5FaO这些点在一条这些点在一条过过原点原点的直线上的直线上2 2、研究物体受、研究物体受力不变力不变时，时，加速度与质量加速度与质量的关系的关系 将上述实验过程中，所挂将上述实验过程中，所挂沙桶和沙的重力不变沙桶和沙的重力不变，改变，改变小车质量小车质量4 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，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。填入表格。实验次数加速度加速度a/ms-2小车质量小车质量m/kg小车质量倒数小车质量倒数1/m12345得到的数据处理到图象上，作出得到的数据处理到图象上，作出a1/m的图象的图象1/maO点在一条点
12、在一条过原点过原点的直线上的直线上结论：保持物体结论：保持物体合力不变合力不变时，加速时，加速度与度与质量质量成成反比反比。 测数据前必须要测数据前必须要平衡摩擦平衡摩擦，否则作出的图线将不过原点，否则作出的图线将不过原点满足满足托盘托盘与砝码与砝码的总质量远小于小车的质量的总质量远小于小车的质量: : 挂挂托盘与砝码托盘与砝码的总的总质量逐渐加大，但不要过大，质量过大，会使图象线性变差质量逐渐加大，但不要过大，质量过大，会使图象线性变差 误差分析误差分析FaO图图1FaO图图2平衡摩擦力时平衡摩擦力时倾角过大倾角过大未平衡摩擦力未平衡摩擦力或或平衡摩擦力时倾角过小平衡摩擦力时倾角过小托盘与砝
13、码托盘与砝码的质量没的质量没有远小于小车质量有远小于小车质量 图图1 1、2 2中图线斜率中图线斜率都表都表示小车与砝码总质量的倒数示小车与砝码总质量的倒数 图线图线3斜率斜率表示表示合力合力F 1/maO图图3横轴截距横轴截距表示小车表示小车所受的阻力大小所受的阻力大小 实验注意一：平衡小车的摩擦力实验注意一：平衡小车的摩擦力关于小车的受力情况：关于小车的受力情况：FNFfGmm研究研究a与与F（合力）的关系合力）的关系平衡摩擦力平衡摩擦力小车重力沿斜面方向的小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡分力与摩擦力相平衡绳子的拉力就等于小车所受合力绳子的拉力就等于小车所受合力调节定滑轮使绳与导轨平行调节定滑轮使绳与导轨平行轻推一下小车轻推一下小车,小车小车可作匀速直线运动可作匀速直线运动平衡摩擦力平衡摩擦力小车附小车附带纸带但不要挂重带纸带但不要挂重物物mF=0.5NG=0.5Nm=50克克mF=0.5Nmma1a2m实验注意二：满足实验注意二：满足托盘与砝码托盘与砝码的总质量远小于小车的质的总质量远小于小车的质量量a1a2只有当只有当mm m m时时 ：a1a2实验注意二：满足实验注意二：满足托盘与砝码托盘与砝码的总质量远小于小车的质的总质量远小于小车的质量量
