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1、 第二节第二节实验实验 探求加速度与力、质量的关系探求加速度与力、质量的关系 二、二、实验设计 研研讨做匀加速运做匀加速运动的小的小车的加速度的加速度a a与所受拉力与所受拉力F F及小及小车的的质量量M M的关系的关系需求需求测定的物理量：定的物理量：a a、F F、M M小小车质量量MM用天平丈量用天平丈量小小车所受拉力合力所受拉力合力FF与托与托盘和砝和砝码的重力相等？的重力相等？小小车的加速度的加速度a a 1在在质量一量一样时：研：研讨加速度加速度a和外力和外力F的关系的关系一、研讨方法：一、研讨方法：2在一在一样外力作用下：研外力作用下：研讨加速度加速度a和和质量量m的关系的关系控
2、制控制变量法量法0123456S1S1S2S2S3S3S4S4S5S5S6S6T=0.1sT=0.1sS4S4S1=3aS1=3aT2T2S SS S=3a=3aT2T2S SS S=3a=3aT2T2本本本本实验实验至少打需至少打需至少打需至少打需58585858条条条条纸带纸带，计计算出算出算出算出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，用于画图图象留意要在每条象留意要在每条象留意要在每条象留意要在每条纸带纸带上注明拉力大小和小上注明拉力大小和小上注明拉力大小和小上注明拉力大小和小车质车质量大小量大小量大小量大小测定小车的加速度测定小车的加速度a a 的方
3、法：的方法：1 1用打点用打点计时器打得的器打得的纸带求小求小车的加速度的加速度2 2用公式：用公式：测出出x与与对应的的时间t，那么可求出加速度，那么可求出加速度小小车从静止开从静止开场做匀加速运做匀加速运动时 假假设测出两出两辆初速度初速度为零的匀加速运零的匀加速运动的小的小车在一在一样时间内内的位移的位移x1x1、x2x2，那么位移之比就是加速度之比，即：，那么位移之比就是加速度之比，即： 两两辆小小车并排放置，前端各系一条并排放置，前端各系一条细绳，细绳的另一跨的另一跨过定滑定滑轮各挂各挂钩码，两小，两小车后端也各系一后端也各系一条条细绳，一同被一个，一同被一个夹子子夹着使两着使两车静
4、止静止 翻开翻开夹子，两子，两车同同时开开场运运动，关上，关上夹子，子，两两车同同时停下来，可保停下来，可保证两两车运运动时间一一样。测出两出两车的位移，就可知道它的位移，就可知道它们加速度的关系加速度的关系实验一、实验一、(1)两两车质量一量一样，所受拉力合力：，所受拉力合力：让两两车由静止开由静止开场匀加匀加速运速运动一一样时间，测出它出它们的位移的位移x x、x x实验实验景象：景象：那么：那么：实验结论：物体：物体质量一定量一定时，物体的加速度与所受外力成正比，物体的加速度与所受外力成正比或或即：即：几点阐明：几点阐明：1 1假假设让多多辆小小车由静止开由静止开场匀加速运匀加速运动一一
5、样时间 在在质量一定的情况下，量一定的情况下，测得多个外力得多个外力 F1 F1、F2F2、F3F3对应的加速度的加速度a1a1、a2a2、a3a3 可画出可画出aFaF图象，并从中得象，并从中得出出结论，那么所得，那么所得结论更可靠更可靠Fa实验结论：物体物体质量一定量一定时，物体的加速度与，物体的加速度与所受外力成正比所受外力成正比即：即：(2)两两车所受拉力合力一所受拉力合力一样，质量不同：量不同：让两两车由静止开由静止开场匀加匀加速运速运动一一样时间，测出它出它们的位移的位移x x、x x实验实验景象：景象：那么：那么：实验结论：物体受力一定：物体受力一定时，物体的加速度与其，物体的加
6、速度与其质量成反比量成反比或或即：即： 在受力一定的情况下，在受力一定的情况下，测得多得多辆小小车质量分量分别为m1m1、m2m2、m3m3时对应的加速度的加速度a1a1、a2a2、a3a3 可画出可画出amam图象象应为 改画为改画为 图象图象实验结论：物体受力一定：物体受力一定时，物体的加速度与其，物体的加速度与其质量成反比量成反比即：即：需求需求测定的物理量：定的物理量：a a、F F、m m小小车质量量mm用天平丈量用天平丈量, ,可以用可以用钩码改改蜕变量量小小车所受拉力合力所受拉力合力FF与沙和沙桶的与沙和沙桶的总重力相等重力相等? ?小小车的加速度的加速度a a 用打点用打点计时
7、器打得的器打得的纸带求小求小车的加速度的加速度三、实验设计三、实验设计2 2：实验安装：实验安装：实验器材：器材：砝砝码假假设干用来改干用来改动小小车质量量天平用来丈量沙桶与沙的天平用来丈量沙桶与沙的总质量量纸带、小小车、 带定滑定滑轮的的长木板、木板、沙桶和沙、沙桶和沙、细线、打点打点计时器、器、交流交流电源、源、 刻度尺刻度尺复写复写纸、4实验步骤及数据处置实验步骤及数据处置1 1、研、研讨坚持小持小车的的质量不量不变时，加速度与力的关系，加速度与力的关系在小在小车前端系一条前端系一条细绳，绳的另一端跨的另一端跨过定滑定滑轮下端可挂沙桶。下端可挂沙桶。细绳平行平行轨道、道、纸带拉直拉直将打
8、点将打点计时器固定于器固定于长板上板上, ,将小将小车放在程度板上放在程度板上, ,在小在小车的的后面安装一条打点后面安装一条打点计时的的纸带。微抬起平板有打点微抬起平板有打点计时器的一端，使小器的一端，使小车恰好能沿平板匀恰好能沿平板匀速滑下，用另一平板插入程度板下平衡摩擦力速滑下，用另一平板插入程度板下平衡摩擦力小小车附附带纸带但不要挂沙桶。但不要挂沙桶。让小小车停在打点停在打点计时器附近器附近, ,在在细绳下端挂上沙桶，先按下打下端挂上沙桶，先按下打点点计时器开关，再放开小器开关，再放开小车，使小，使小车做匀加速运做匀加速运动。小。小车所受所受合力与沙桶和沙的合力与沙桶和沙的总重力相等重
9、力相等记下小下小车遭到的合力的数遭到的合力的数值, ,利用利用纸带计算相算相应的加速度的的加速度的数数值，填入表格内。，填入表格内。结论：坚持物体的持物体的质量不量不变时，加速度与合力成正比。，加速度与合力成正比。 增减沙桶中的沙子，改增减沙桶中的沙子，改动小小车所遭到的合力，再反复上述所遭到的合力，再反复上述实验4 4次，将小次，将小车所受合力的不同数所受合力的不同数值和相和相应的加速度填入表格。的加速度填入表格。将得到的数据将得到的数据处置到置到图象上，作出象上，作出aFaF的的图象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 34 45 5FaO这些点在
10、一条些点在一条过原点的直原点的直线上上2 2、研讨物体受力不变时，加速度与质量的关系、研讨物体受力不变时，加速度与质量的关系 将上述将上述实验过程中，所挂沙桶和沙的重力不程中，所挂沙桶和沙的重力不变，改，改动小小车质量量4 4次，次，记下下记下小下小车质量的不同数量的不同数值及及测出相出相应的加速度的数的加速度的数值，填入表格。填入表格。实验次实验次数数加速度加速度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/m1 12 23 34 45 5得到的数据得到的数据处置到置到图象上，作出象上，作出a1/ma1/m的的图象象1/maO点在一条点在一条过原点的直原点的直线上上结论：坚
11、持物体合力不持物体合力不变时，加速，加速度与度与质量成反比。量成反比。 测数据前必需求平衡摩擦，否那么作出的数据前必需求平衡摩擦，否那么作出的图线将不将不过原点原点满足托足托盘与砝与砝码的的总质量量远小于小小于小车的的质量量: : 挂托挂托盘与砝与砝码的的总质量逐量逐渐加大，但不要加大，但不要过大，大，质量量过大，会使大，会使图象象线性性变差差 误差分析误差分析FaO图图1FaO图图2平衡摩擦力平衡摩擦力时倾角角过大大未平衡摩擦力未平衡摩擦力或平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角角过小小托托盘与砝与砝码的的质量没量没有有远小于小小于小车质量量图1 1、2 2中中图线斜率斜率都表都表示小示小车与砝与砝码
12、总质量的倒数量的倒数 图线3斜率斜率表示表示合力合力F1/maO图图3横横轴截距截距表示小表示小车所受的阻力大小所受的阻力大小 实验留意一：平衡小车的摩擦力实验留意一：平衡小车的摩擦力关于小关于小车的受力情况：的受力情况：FNFfGmm研研讨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小车重力沿斜面方向的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子的拉力就等于小车所受合力所受合力调理定滑理定滑轮使使绳与与导轨平行平行轻推一下小推一下小车,小小车可作匀速直可作匀速直线运运动平衡摩擦力平衡摩擦力小小车附附带纸带但不要挂重物但不要挂重物mF=0.5NG=0.5Nm=50克克mF=0.5Nmma1a2m实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质量量a1 a2只需当只需当mm m m时 ：a1 a2实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质量量
