单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 牛顿运动定律,探究加速度与力、质量的关系,2,加速度大小与物体受力大小有关,加速度还与物体质量有关,质量肯定时，受力越大，其加速度越大,受力肯定时，质量越小，惯性越小，其运动状态越简洁转变，其加速度越大。,这里的力指物体所受合力,明确几个问题,:,1.试验要说明什么问题?,3.如何由试验得出结论?,2.怎么设计这个试验?,a,与,F,关系,?,a,与,m,关系,?,1.,测量哪些量,?,2.,怎么测量,?,数据处理，作图像,三个变量，掌握一个量,不变,a,、,F,、,m,m,：,a:,F:,天平,打点计时器,物体所受的,合力,一、争论方法：掌握变量法,保持物体的质量不变，测量物体在不同,外力作用下的加速度，分析加速度与合,外力的关系。,保持物体所受合外力一样，测量不同,质量的物体在同一个外力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。,当探究加速度与力的关系时,当探究加速度与质量的关系时,方案一、测加速度法,本试验需要测量的物理量有加速度、力(合力)和质量。,2.,物体的质量用测量,天平,1.,怎样测量物体的加速度？,3.如何供给小车所受的外力？,在小车试验中，通过在小车一端连接细绳、托盘、重物钩码以供给外力,二、试验器材：,打点计时器、纸带、小车、一端附有定滑轮的长木板、托盘、重物砝码、细绳、低压沟通电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺。,例：,平衡摩擦力,将长木板不带定滑轮的一端适当垫高，使小车的重力沿斜面对下的分力与摩擦力平衡。,怎样才算平衡好摩擦力了？,小车受到的合外力怎么分析？,3.,当小车质量,M,远远大于钩码质量,m,，,此时细绳拉力才近似等于钩码重力,mg,1，平衡摩擦力时，应在小车后拖上纸带，前端切记不要连细绳、托盘、重物，先接通电源，再用手给小车一个初速度，假设在纸带上打出的点的间隔是等间距的，则说明平衡了摩擦力小车的滑动摩擦与纸带和打点计时器之间的阻力，否则必需重新调整小木板的位置,2.由于钩码向下加速，并非,平衡态，所以绳子的拉力小于钩码的重力。,三、试验步骤,(1)用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。,(2)按图将试验器材安装好(小车上不系绳)。,(3)平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。,(4)将重物通过细绳系在小车上，小车停靠在靠近打点计时器的位置，先接通电源后,放开小车，用纸带记录小车,的运动状况；取下纸带并在纸带,上标上号码及此时所挂,重物的重力m0g。,(5)保持小车的质量不变，转变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次试验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力m1g、m2g，以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。,表格1物体的质量肯定，加速度与受力的关系,(6)保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量MM0+m0)，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动状况，取下纸带，登记标号及对应小车与砝码总质量。,(7)连续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次试验。,(8)计算出每次试验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。,表格2物体受到的外力肯定，加速度与质量的关系,四、数据处理：,1,分析加速度和力的关系,：,依据表格,1,，,以加速度,a,为纵坐标，以外力,F,为横坐标，作,出,a,F,关系图像，如右图所示。,化曲为直,注：这里是假设a与M成反比，假设假设a与M2成,反比，甚至a与M3成反比，要做什么样的图像？,五、留意事项,1平衡摩擦力时不要挂重物，其他状况都跟正式试验一样，整个试验平衡了摩擦力后，不管以后是转变小盘和砝码的质量还是转变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力)大小相等平衡摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度，假设在纸带上打出的点的间隔是均匀的，则说明平衡了摩擦力，否则必需重新调整小木板的位置,(2)平衡了摩擦力之后，正式试验时，小车肯定要连上细绳、托盘、重物。,(3)俩类试验中都必需满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。其原理将在后面的牛顿运动定律的应用中特地争论二者差距越小，图象线性越差,(4)小车应靠近打点计时器且先接通电源再放车，且在小车到达定滑轮前应按住小车。,(5)作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去。,留意事项,五、,(4),质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差、细绳或纸带不与长木板平行都会造成误差,甲图像,乙图像,六、试验结论：,留意：这里的力指的是物体所受的合外力,1、m肯定，加速度a与F的定量关系：,2、F肯定，加速度a与m的定量关系:,F=kma,补充方案2:双车比较加速度法,1、掌握m一样，探讨加速度a与F的关系,试验方案原理：如下图,x,1,x,2,F,1,F,2,F1,F2，在一样的时间内:,x,1,=a,1,t,2,x,2,=a,2,t,2,a,1,/,a,2,=x,1,/x,2,测量出,x,1,、,x,2,2、掌握F一样，探讨加速度a与m的关系,23,试验步骤:,1.用天平测出小车和砝码的总质量M，托盘和钩码的总质量m。,2.安装好试验装置，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力，将两辆小车放在长木板上，一端和带托盘的细线连接，一端和较粗的棉线连接，用夹子夹住两根棉线。,3.掌握两辆小车质量不变，用细线将托盘与小车相连托盘和钩码总质量远小于小车质量，释放小车。转变托盘和钩码的总质量，多测几组数据。,4.掌握托盘和钩码的总质量不变，转变小车的质量，多测几组数据,探究加速度和力的关系,探究加速度和质量的关系,1夹口的密合性能差是造成误差的缘由之一由于小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车仍向前运动，这些都是造成位移误差的缘由,2小车运动停顿时不能与定滑轮相碰，假设小车遇到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移偏小，产生误差,误差分析,例题1：在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的试验中，以下做法正确的选项是(),A平衡摩擦时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上,B每次转变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力,C试验时，先放开小车，后接通电源,D“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响,B,例题2：如下图是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源刚要释放纸带时的状况，请你指出该同学的五个过失：,(1)电源_；,(2)打点计时器位置_；,(3)滑轮位置_；,(4)小车位置_；,(5)长木板_。,答案：(1)应用6 V沟通电源,(2)应靠右端,(3)应使拉线水平,(4)应靠近打点计时器,(5)应垫高右端平衡摩擦力,例题3：在“探究加速度与力、质量的关,系”的试验中，承受如图:所示的试验装,置，小车及车中砝码的质量用M表示，,盘及盘中砝码的质量用m表示，小车,的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。,(1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。,(2)一组同学在做探究加速度与质量的关系试验时，保持盘及盘中砝码的质量肯定，转变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，承受图像法处理数据。为了比较简洁地检查出加速度a与质量M的关系，应当做a与_图像。,(3)如图(a)所示为甲同学依据测量数据做出的aF图线，此图线说明试验存在的问题是_。,(4)乙、丙两同学用同一装置做试验，画出了各得意到的aF图线如图(b)所示，两个同学做试验时的哪一个物理量取值不同。,例题4：某同学依据试验数据在的坐标系上作出aF图像如下图；,(1)图像斜率的物理意义是_。,(2)小车和砝码的总质量为_kg。,(3)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是_。,答案,(1),小车和砝码总质量的倒数,(2)1,(3),小车受到的阻力为,0.1 N,