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(共22張PPT)
4.2 加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系
physics
力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，質(zhì)量大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變。所以加速度與力、質(zhì)量之間必然存在一定的關(guān)系。
下面我們我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別從兩方面來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量之間的定量關(guān)系：
① 加速度與力的關(guān)系；② 加速度與質(zhì)量的關(guān)系
一 、影響加速度的因素
問(wèn)題：影響加速度的因素有哪些？如何探究？
方法：控制變量法
在如圖所示的氣墊導(dǎo)軌上，固定著兩個(gè)光電門，它們相隔一定距離并與數(shù)字計(jì)時(shí)器連接.將不帶缺口的遮光條固定在滑塊上，將滑塊放置在光電門1附近，并通過(guò)小桶及桶中的橡皮泥拉動(dòng)它，使其由靜止從光電門1處開始運(yùn)動(dòng).
觀察并記錄：
（1）在大小不同的外力（改變小桶中的橡皮泥質(zhì)量）作用下，同一滑塊經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間.
（2）在大小相同的外力作用下，滑塊上放有砝碼和沒(méi)放砝碼時(shí)通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間.
根據(jù)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式S=1/2at2可知，當(dāng)唯位移一定時(shí)，時(shí)間越長(zhǎng)，加速度越小。
思考：不需要計(jì)算加速度大小的情況下，如何判斷加速度的大小？
1.當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變，物體受到的合外力增大，其加速度也會(huì)增大；反之，其加速度減小。
2.當(dāng)物體所受合外力大小保持不變，物體質(zhì)量增大，其加速度減小，反之，其加速度增大。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
3.力是產(chǎn)生加速度的原因，且加速度的方向與合外力的方向一致。
二 、探究加速度與力、質(zhì)量之間的定量關(guān)系
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄縜與F合關(guān)系，a與M關(guān)系.
2、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法
（1）保持小車的質(zhì)量M不變，探究a與力F的關(guān)系，
（2）再保持托盤和砝碼的質(zhì)量m不變，改變小車質(zhì)量M，探究a與M的關(guān)系．
3．實(shí)驗(yàn)器材
滑塊，光電門，數(shù)字計(jì)時(shí)器，氣墊導(dǎo)軌，氣源，細(xì)繩，導(dǎo)線，交流電源，天平，刻度尺，法碼，重物，小桶．
4．實(shí)驗(yàn)原理
（1）重物和小桶重力為外力大小,天平測(cè)量物體質(zhì)量
（2）測(cè)量滑塊加速度大小
（3）用計(jì)算法或圖像法處理數(shù)據(jù)
5 ．實(shí)驗(yàn)步驟
（1）用天平測(cè)量出滑塊的質(zhì)量M，并記錄
（2）安裝好實(shí)驗(yàn)儀器，滑塊不系細(xì)繩
（3）將重物放入小桶并測(cè)量出總質(zhì)量，系上細(xì)繩，將砝碼放上滑塊并記錄質(zhì)量
（4）保持滑塊上砝碼不變，增加重物質(zhì)量重復(fù)幾次，記錄重物質(zhì)量并求出相應(yīng)加速度
（5）再保持重物質(zhì)量不變，改變滑塊上砝碼重復(fù)幾次，記錄重物質(zhì)量并求出相應(yīng)加速度
（6）整理儀器。
光電門1
光電門2
擋光板
△x
X & t
6.數(shù)據(jù)處理
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0. 1 0.2 0.3 0.4 0.5
當(dāng)滑塊質(zhì)量不變時(shí) 次數(shù) F/N a/m ·s -2
1
2
3
4
5
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
加速度與外力的關(guān)系
結(jié)論：當(dāng)物體質(zhì)量一定，加速度與合外力成正比關(guān)系
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
/kg -1
m
1
當(dāng)拉力不變時(shí) 次數(shù) m/kg a/m ·s -2
1
2
3
4
5
/kg -1
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
m
1
0.400 0.861
0.500 0.692
0.750 0.470
1.000 0.352
1.200 0.290
加速度與質(zhì)量的關(guān)系
結(jié)論：當(dāng)物體所受外力一定，加速度與質(zhì)量成反比關(guān)系
（1）小桶和重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量
（2）作圖時(shí)，盡量用多的點(diǎn)落在直線上
（3）遮光片寬度盡量小點(diǎn)
7.注意事項(xiàng)
8.誤差分析
A
例題：某實(shí)驗(yàn)小組利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受合外力的關(guān)系。
（1）已知遮光片的寬度為d,圖中刻度尺讀出兩個(gè)光電門中心之間的距離為s，該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器可以讀出遮光條通過(guò)光電門1的時(shí)間Δt1，遮光條通過(guò)光電門2的時(shí)間Δt2，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v1＝____________，滑塊經(jīng)過(guò)光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v2＝____________，則滑塊的加速度的表達(dá)式a＝____________.(均用字母表示)
（2）改變鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a-F圖像，如右圖甲。
A
①OA段是直線，你可得到的結(jié)論：
B
在實(shí)驗(yàn)誤差允許外圍內(nèi)，
②OB段彎曲的原因是：
當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與其所受合外力成正比
不滿足滑塊的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量m
某同學(xué)利用如圖所示的裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個(gè)光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊通過(guò)繞過(guò)兩個(gè)滑輪的細(xì)繩與彈簧測(cè)力計(jì)相連，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變鉤碼的質(zhì)量，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的不同示數(shù)F，不計(jì)細(xì)繩與滑輪之間的摩擦力。
(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖，本實(shí)驗(yàn) (選填“需要”或“不需要”)將帶滑輪的氣墊導(dǎo)軌右端墊高，以平衡摩擦力；實(shí)驗(yàn)中 (選填“一定要”或“不必要”)保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和遮光條的總質(zhì)量；實(shí)驗(yàn)中 (選填“一定要”或“不必要”)用天平測(cè)出所掛鉤碼的質(zhì)量；滑塊(含遮光條)的加速度 (選填“大于”“等于”或“小于”)鉤碼的加速度。
(2)某同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，未掛細(xì)繩和鉤碼，接通氣源，推一下滑塊使其從軌道右端向左運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)遮光條通過(guò)光電門2的時(shí)間大于通過(guò)光電門1的時(shí)間，該同學(xué)疏忽大意，未采取措施調(diào)節(jié)導(dǎo)軌，繼續(xù)進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)步驟(其他實(shí)驗(yàn)步驟沒(méi)有失誤)，則該同學(xué)作出的滑塊(含遮光條)加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)拉力F的圖像可能是 (填圖像下方的字母)。
(3)若該同學(xué)作出的a- F圖像中圖線的斜率為k，則滑塊(含遮光條)的質(zhì)量為 。
[答案]　(1)不需要　不必要　不必要　大于　(2)C　(3)

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