牛二实验

第5课时 实验:探究加速度与力、质量的关系图3-5-1基础知识回顾实验原理探究加速度a与力F、质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法(1) 保持小车的质量不变，加速度与力成正比（2）保持牵引力不变，加速度与质量成反比实验器材 打点计时器、纸带及复写纸片、小车、附有定滑轮的长木板、薄木垫、小盘、夹子、细绳，低压交流电源、导线、学生天平、刻度尺、砝.实验步骤（1） 用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m1，把数据记录记下来.（2）按照图3-5-1把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘用的细绳系在车上，即不给小车加牵引力.（3）平衡摩擦力，在长木板的不带定滑轮的一端下面垫小木垫，反复移动木垫的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态. 这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在沿斜面方向上的分力平衡.（4）把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘. 先接通电源，再放开小车，打点计时器在纸带上打下一 系列的点. 打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上该纸带的号码.（5）保持小车和砝码的质量不变，在小盘里加入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m2记录记下来.即改变小车所受牵引力，重复几次步骤（4）.（6）在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按照“研究匀变速直线运动”实验中求加速度的方法，计算出各条纸带对应的加速度的值.（7）用纵坐标表示加速度a，用横坐标表示作用力F，作用力的大小等于小盘和砝码总重力，根据实验数据，画出小车的加速度与所受牵引力的关系的aF图象.如果这些点在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比.（8）保持小盘和砝码总质量不变，在小车上加砝码m，重复上面的实验，用纵坐标表示加速度a，用横坐标表示小车和砝码的总质量的倒数. 根据实验数据，画出小车加速度a小车和砝码的总质量的倒数之间关系的图象即图象. 如果这些点在一条过原点的直线上，便证明了加速度与质量成反比.注意事项 (1) 在实验中一定要使小盘和砝码总质量远小于小车和砝码的总质量.(2) 平衡摩擦力时不要挂小盘，应连着纸带，且接通电源. 判断小车是否作匀速直线运动可以直接观察， 也可以用打点计时器打出的纸带判定(各点间间距相等) .(3) 小车应紧靠打点计时器，先接通电源后放开小车，且应在小车达到滑轮前按住小车.(4) 画aF和图像时，应使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀分布在直线两侧. 误差分析（1）质量的测量误差，纸带上打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差.（2）因实验原理不完善造成误差：（3）平衡摩擦力不准造成误差如果忘记了平衡摩擦或平衡摩擦不准确都会造成误差.课后创新演练1.为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选用 （ ）Aa-m图象Bm-a图象C图象 D图象2.如图所示是测量物体沿斜面匀加速下滑的加速度的实验装置，下图是打点计时器打出的纸带(1) 已知纸带上各相邻点的时间间隔为T，则小车运动的加速度大小的表达式为 （用所给的字母表示）(2) 若已知小车释放位置距桌面的高度h和到斜面底的距离L，重力加速度为g，小车的质量为m，测出的小车加速度大小为a，则可以得出斜面对小车的阻力的表达式为 纸带小车图 8OABCDEFs1s2s3s4s5s63.探究物体的加速度与力、质量的关系实验如下：(1) 在探究物体的加速度与力的关系时，应保持 不变，分别改变施加在物体上的水平拉力F，测出相对应的加速度a（2）在探究物体的加速度与物体质量的关系时，应保持 不变，分别改变物体的质量m，测出相对应的加速度a(3) 本实验也可以不测加速度的具体数值，通过测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2来测量不同情况下物体加速度的比值，此比值 (4) 如果图象是通过坐标原点的一条直线，则说明 A加速度a与质量m成正比 B加速度a与质量m成反比C质量m与加速度a成反比 D质量m与加速度a成正比d1d2d301234.（1）某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图是某次实验得出的纸带，所用电源的频率为50HZ，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3。各计数点与0计数点之间的距离依次为d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，则（1）物体做 的运动，理由是 ；（2）物体通过1计数点的速度1= m/s；（3）物体运动的加速度为a = m/s2.（2）某同学设计了一个探究加速度与物体所 受合外力F及质量M的关系实验。图为实验装置简图，A为小车，B为打点计时器，C为装有砂的砂桶（总质量为m），D为一端带有定滑轮的长木板。若保持砂和砂桶质量m不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M及对应的数据如表1所示。 表1次数12345小车加速度a/(ms-2)1.981.481.000.670.50小车质量M/kg0.250.330.500.751.00质量倒数/kg-14.003.002.001.331.00根据表1数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线。从图线中得到F不变时，小车加速度a与质量M之间存在的关系是 。某同学在探究a与F的关系时，把砂和砂桶的总重力当作 小车的合外力F，作出aF图线如图所示，试分析图线不过原点的原因是 ，图线上部弯曲的原因是 。在这个实验中，为了探究两个物理量之间的关系，要保持第三个物理量不变，这种探究方法叫做 法。