第四章2实验:探究加速度与力、质量的关系.docx
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1、2实验:探究加速度与力、质量的关系学习目标1.学会用控制变量法探究物理规律.2.会测量加速度、力和质量,能作出物体运动的aF、a图像.3.能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系一、实验思路控制变量法1探究加速度与力的关系保持小车质量不变,通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力,测得不同拉力下小车运动的加速度,分析加速度与拉力的定量关系2探究加速度与质量的关系保持小车所受的拉力不变,通过在小车上增加重物改变小车的质量,测得不同质量的小车对应的加速度,分析加速度与质量的定量关系二、物理量的测量1质量的测量:用天平测量在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量2加速度的测量(1)方法1:让小车做初
2、速度为0的匀加速直线运动,用刻度尺测量小车移动的位移x,用秒表测量发生这段位移所用的时间t,然后由a计算出加速度a.(2)方法2:由纸带根据公式xaT2,结合逐差法计算出小车的加速度(3)方法3:不直接测量加速度,求加速度之比,例如:让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等,测出各自的位移x1、x2,则,把加速度的测量转换成位移的测量3力的测量在阻力得到补偿的情况下,小车受到的拉力等于小车所受的合力(1)在槽码的质量比小车的质量小得多时,可认为小车所受的拉力近似等于槽码所受的重力(2)使用力传感器可以直接测量拉力的大小,不需要使槽码的质量远小于小车的质量三、实验器材小车、砝码、
3、槽码、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平四、进行实验(以参考案例1为例)1用天平测出小车的质量m,并把数值记录下来2按如图1所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细线)图13补偿阻力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木,反复移动垫木位置,启动打点计时器,直到轻推小车使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等),此时小车重力沿斜面方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和4把细线绕过定滑轮系在小车上,另一端挂上槽码保持小车质量不变,改变槽码的个数,以改变小车所受的拉力处理纸带,测出加速度,将结果填入表1
4、中表1小车质量一定拉力F/N加速度a/(ms2)5.保持槽码个数不变,即保持小车所受的拉力不变,在小车上加放砝码,重复上面的实验,求出相应的加速度,把数据记录在表2中表2小车所受的拉力一定质量m/kg加速度a/(ms2)五、数据分析1分析加速度a与力F的定量关系由表1中记录的数据,以加速度a为纵坐标,力F为横坐标,根据测量数据描点,然后作出aF图像,如图2所示,若图像是一条过原点的直线,就能说明a与F成正比图22分析加速度a与质量m的定量关系由表2中记录的数据,以a为纵坐标,以为横坐标,根据测量数据描点,然后作出a图像,如图3所示若a图像是一条过原点的直线,说明a与成正比,即a与m成反比图33
5、实验结论(1)保持物体质量不变时,物体的加速度a与所受拉力F成正比(2)保持拉力F不变时,物体的加速度a与质量m成反比六、注意事项1打点前小车应靠近打点计时器且应先启动打点计时器后放开小车2在补偿阻力时,不要(选填“要”或“不要”)悬挂槽码,但小车应连着纸带且启动打点计时器用手轻轻地给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔均匀,表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡3改变槽码的质量的过程中,要始终保证槽码的质量远小于小车的质量4作图时应使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能地均匀分布在直线的两侧,个别偏离较远的点应舍去一、实验原理与实验操作用如图4所示的装置探
6、究在拉力F一定时,小车的加速度a与小车(含砝码)质量m的关系,某同学设计的实验步骤如下:图4A用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量B按图安装好实验器材C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮连接在小桶上D将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上,启动打点计时器,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量E保持小桶及桶内沙子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的m值,重复上述实验F分析每条纸带,测量并计算出加速度的值G作am图像,并由图像确定a与m的关系(1)该同学漏掉的一个重要实验步骤是_,该步骤应排在步骤_之后(2)在上述步骤中,有错误的是步骤_,应把_改为_(
7、3)在上述步骤中,处理不恰当的是步骤_,应把_改为_答案(1)补偿阻力B(2)D6 V电压的蓄电池 8 V的交流电源(3)Gam图像a图像解析(1)实验中把小桶及桶内沙子的重力之和看成与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须补偿阻力且应排在步骤B之后(2)电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在8 V的交流电源上(3)作am图像,得到的是曲线,很难进行正确的判断,必须“化曲为直”,改作a图像二、实验数据处理某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及物体质量m的关系”的实验,图5所示为实验装置简图(交流电源的频率为50 Hz)图5(1)图6所示为某次实验得到的纸带,
8、根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2.(结果保留两位有效数字)图6(2)保持沙和沙桶的质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的,数据如下表序号12345678小车加速度a/(ms2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60请在图7甲所示的坐标纸中画出a图线,由图线可得小车的加速度a与质量的倒数之间的关系式为_图7(3)保持小车的质量不变,改变沙和沙桶的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随
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- 第四 实验 探究 加速度 质量 关系
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