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(共20張PPT)
第四章 運動和力的關系
第2節 實驗：探究加速度與力、質量的關系
生活經驗：用大的力推物體，物體會獲得大的加速度；而用小的力推相同的物體，物體會獲得小的加速度。
加速度和力之間存在什么樣的關系呢？
1.設計合理的實驗方案，探究加速度與力和質量的關系。
2.利用圖像處理數據，從圖像中發現物理規律，得出結論。
3.對實驗進行誤差分析，提出減小實驗誤差的操作方法。
一、實驗目的
1. 探究加速度與力的定量關系。
2. 探究加速度與質量的定量關系。
二、實驗原理
采用控制變量法
1. 當質量一定時，研究加速度與合外力的關系 a∝F合。
2. 當力一定時，研究加速度與質量的關系 a∝1/m。
m
F1
m
F2
F1 < F2
m2
F
m1 < m2
m1
F
結論：當物體質量一定時，物體的加速度隨著力的增大而增大。
結論：當力的大小一定時，物體的加速度隨著質量的增大而減小。
注意：這里的力指的是物體所受的合外力
控制變量法
先要明確幾個問題
2. 如何由實驗得出結論
1. 怎么設計這個實驗
測量哪些量
怎么測量
a、F、m
求出物體所受的合力
m：
a:
F:
天平
？
數據處理
m 不變時，a 與 F 關系
F 不變時，a 與 m 關系
鉤碼
紙帶
打點
計時器
小車
小車:
打點計時器: 測量小車運動過程中的加速度
鉤碼：重力提供拉力
研究對象，可用天平稱其質量
合力 F =
G
FN
F
f
★測加速度法
實驗裝置
思考1：合外力在什么時候等于線的拉力？
思考2：線的拉力在什么時候等于鉤碼的重力？
平衡摩擦力：將長木板平放在實驗桌上，在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復移動薄木板的位置，直至小車在斜面上運動時以保持勻速運動狀態，這時小車受到的摩擦力(包括小車所受摩擦力和打點計時器對小車之后所拖紙帶的摩擦力)恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。
理論計算表明：在鉤碼質量遠小于小車質量時，線的拉力近似等于鉤碼的重力。
砝碼，一端有定滑輪的長木板，細線，紙帶，導線，夾子，小盤，天平，小車，打點計時器，交流電源，復寫紙，刻度尺。
三、實驗器材
1．用天平測出小車和重物的質量，并把數值記錄下來。
2．按圖所示將實驗器材安裝好(小車上不系繩)。
四、實驗步驟
3．平衡摩擦力：在木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復移動其位置，直到打點計時器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運動為止(紙帶上相鄰點間距相等)。
4．將重物通過細繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標上號碼及此時所掛重物的重力。
5．保持小車的質量不變，改變所掛重物的重力，重復步驟4，多做幾次實驗，每次小車從同一位置釋放，并記錄好重物的重力，以及計算出相應紙帶的加速度填入表格。
m 一定時，a ∝ F
F一定時，a ∝ 1/m
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
1/m (kg -1)
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
五、實驗結論
1．在實驗中，我們認為鉤碼的重力就等于小車所受的合力．但這是有誤差的，只有在小車質量比較大，鉤碼重力比較小，且木板合理傾斜的情況下，實驗結果才比較理想．
六、誤差分析
2．在長度測量過程中也存在偶然誤差，可多次測量取平均值．
3．利用描點作圖時使盡量多的點在直線上，不能在直線上的點盡量對稱分布于直線兩側，離直線較遠的點看做是錯誤的數據，可舍去不予考慮．

1．平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤和砝碼的質量，還是改變小車及砝碼的質量，都不需要重新平衡摩擦力。
七、注意事項
2．實驗中必須滿足小車和砝碼的總質量遠大于小盤和砝碼的總質量。只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等。
3．各紙帶上的加速度a，都應是該紙帶上的平均加速度。
4．作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側。離直線較遠的點是錯誤數據，可舍去不予考慮。
5．釋放時小車應靠近打點計時器且先接通電源再放開小車。
保持力不變
設計對
比實驗
保持小車
質量不變
另外的方案1
=
光電門1
光電門2
擋光板
△x
x/t
另外的方案2
1.　在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，當作用力一定時(懸掛的小盤和重物所受的重力不變)，探索加速度與質量的關系時，下列說法正確的是(　　)
A．平衡摩擦力時，應將小盤用細繩通過定滑輪系在小車上
B．每次改變小車質量時，不需要重新平衡摩擦力
C．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源
D．小車運動的加速度可用天平測出小車的質量M和小盤和重物的質量m，用公式 求出
B
2．某同學在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，測得小車的加速度a和拉力F的數據如下表所示：
F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m·s－2) 0.11 0.19 0.29 0.40 0.51
(1)根據表中的數據在圖實所示的坐標中作出a－F圖象；
(2)圖象的斜率的物理意義是_________________；
(3)圖象(或延長線)與F軸的截距的物理意義是___________；
(4)小車和砝碼的總質量為____kg.
小車和砝碼的總質量的倒數．
小車受到的阻力
1
3.在做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時， 某學生將實驗裝置如圖所示安裝，準備接通電源后開始做實驗，但他的裝置圖中有兩個明顯的錯誤，請你指出來：
（1）
（2）
沒有平衡摩擦力
打點計時器應使用低壓交流電源
1、要平衡小車的摩擦力;
2、拉小車的鉤碼質量應遠小于小車的質量;
3、圖象法處理實驗數據技巧.
0
a
F
0
a
m
m
1

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