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,高中物理·必修1·滬科版,,,第5章 研究力和運動的關(guān)系 5.2 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,3,1,2,學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律,會測量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體 運動的a-F、a-1/m 圖像,通過實驗探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系．,一. 實驗方案的設(shè)計,,,1．三個物理量的測量方法——近似法 本實驗的研究對象：放在長木板上的小車在拉力的作用下做勻加速直線運動．(裝置如圖所示)． (1)小車質(zhì)量的測量 利用 測出，在小車上 砝碼 可改變小車的質(zhì)量． (2)拉力的測量 當(dāng)小桶和砂的質(zhì)量 小車的 質(zhì)量時，可以認(rèn)為小桶和砂的重力 近似等于對小車的拉力，即F≈mg. (3)加速度的測量：逐差法．,天平,增減,遠(yuǎn)小于,2．實驗數(shù)據(jù)的處理方法——圖像法、“化曲為直”法 (1)研究加速度a 和力F 的關(guān)系 以加速度a 為縱坐標(biāo)，以力F 為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖像，如圖所示，若圖像是一條 ，就能說明a 與F 成正比．,,通過原點的直線,,(2)研究加速度a 與物體質(zhì)量m 的關(guān)系 如圖甲所示，因為a-m 圖像是曲線，檢查a-m 圖像是不是雙曲線，就能判斷它們之間是不是反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線，相當(dāng)困難． 若a 和m 成反比，則a與1/m 必成 ．我們采取“化曲為直”的方法，以a 為縱坐標(biāo)，以1/m 為橫坐標(biāo)，作出a-1/m 圖像，若a-1/m 圖像是一條直線，如圖乙所示，說明a 與1/m 成 ，即a 與m 成 ．,,正比,正比,反比,二、實驗步驟,1．用天平測出小車的質(zhì)量M，并把數(shù)值記錄下來． 2．按圖所示的裝置把實驗器材安裝好． 3．平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，多次移動木塊位置，直到輕推小車，使小車在斜面上運動時可保持勻速直線運動為止． 4．在小桶里放入適量的砂，在小車上加放適量的砝碼，用天平測出小桶和砂的質(zhì)量m，并記錄下來．接通電源，放開小車，待打點計時器在紙帶上打好點后取下紙帶．,5．保持小車的質(zhì)量不變，改變砂和小桶的質(zhì)量，按步驟4再做5次實驗 6．在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值并記錄在表格的相應(yīng)位置. 7.用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實驗結(jié)果畫出小車運動的a-F 圖像，從而得出a-F 的關(guān)系．,8．保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實驗，求出相應(yīng)的加速度，并設(shè)計表格如下．根據(jù)實驗結(jié)果畫出小車運動的a-1/M 圖像，從而得出a-M 的關(guān)系. 9.整理實驗器材，結(jié)束實驗．,,,,三 .注意事項,1．實驗中應(yīng)先接通電源后釋放小車． 2．在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源．用手輕輕地給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡． 3．改變砂的質(zhì)量過程中，要始終保證砂桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量． 4．作圖時應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能的分布在直線的兩側(cè)，但若遇到個別偏離較遠(yuǎn)的點可舍去．,,,某實驗小組利用圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系． (1)下列做法正確的是________(填字母代號)． A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行 B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上 C．實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源 D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,,平衡摩擦力時，不能掛砝碼和砝碼桶,,,,先接通電源 再放開木塊,AD,,,(2)圖是甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖像． 形成圖線甲的原因是______________________________． 形成圖線乙的原因是______________________________．,長木板傾角過大,未平衡摩擦力或長木板傾角過小,,,F= 0時，木塊 就有了加速度,有了拉力時，加速度仍為0,,為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄．滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題： (1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？,解析,,法一：取下牽引砝碼，滑行器放在任意位置都不動,法二：取下牽引砝碼，輕推滑行器，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被遮擋的時間Δt 都相等,,,,(2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m 的取值不合適的一個是________． A．m1＝5 g B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g,解析,,為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄．滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：,,,只有在滿足m ? M 時， 才可以用牽引砝碼的重力 近似等于對滑行器的拉力,,= 0.4kg = M,D,(3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng) 的加速度，其中求得的加速度a的表達式為：________. (用Δt1、Δt2、D、s表示),解析,,為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄．滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：,,擋光片通過光電門這段時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度,,,,,再見,