教育专题:实验:探索加速度与力、质量的关系

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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,*,*,实验:探索加速度与力、质量的关系,同样的纸屑,力越大时,运动状态变化越明显,加速度越大;同样的力,纸屑运动状态变化比石子变化明显,加速度达。说明加速度的大小与物体受到的力、物体的质量有关!,问题:在书本上撒一些碎纸片,先用嘴轻轻的吹,再用力使劲吹,观察到什么现象?,在书本上,撒一些碎纸片的同时也撒一些小石子,用力使劲吹,观察到什么现象?根据刚才的两个小实验,请你猜一猜物体的加速度与力、质量之间有什么定性关系?生活中有无类似的现象?请举例说明,.,如何研究加速度与力、质量的关系?能否定性的猜测加速度与力、质量的关系?怎样定量研究?,需测哪些物理量?需要哪些仪器?画出实验装置图!,打点计时器,小车,纸带,(2),保持砝码盘中砝码的质量不变,即保持,绳子拉力,不变,改变研究对象即小车的,质量,,测出小车对应不同质量的加速度,验证加速度,与,质量,的关系,.,控制变量法:,(1),保持研究对象即小车的,质量,不变,改变砝码盘内砝码的质量,即改变,绳子对物体的拉力,,测出小车的对应加速度,验证加速度,与,作用力,关系,.,实验中,小车运动时受几个力?小车加速度大小取决于合力还是某个力?,小车,在木板水平时,小车的合力,合,,而要知道,就要测动摩擦因数,这就带来新的变数,尤其是小车质量变的时候,也在变!,可以不可以借助于其它力抵消摩擦力的影响?怎么抵消?,若物体在斜面上,恰好匀速下滑,此时重力、弹力、摩擦力关系如何?,若物体还受一沿斜面向下的拉力,此时合力是多少?,若物体还受的拉力不是平行于斜面,此时合力还等于?,所以为保证绳上拉力等于合力,则绳子必须始终平行于斜面,怎样保证小车运动时绳上拉力恒定?用手拉动行不行?,小车,打点计时器,纸带,平衡摩擦力,小车,打点计时器,纸带,绳上的拉力怎么测?,拉力等于托盘和砝码的重力吗?,用弹簧测力计?力传感器?,近似处理:,在砝码盘和砝码的总质量,远小于,小车质量的情况下,可以认为砝码盘和砝码的总重力近似等于小车所受的拉力,(,合外力,).,例,1,用如图,5,所示的装置研究在作用力,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:,A.,用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量,B.,按图装好实验器材,C.,把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶,D.,将电磁打点计时器接在,6 V,电压的蓄电池上,接通,电源,释放小车,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,a,M,图象,并由图象确定,a,与,M,的关系,(1),该同学漏掉的重要实验步骤是,_,,该步骤应排在步骤,_,之后,.,图,5,(2),在上述步骤中,有错误的是步骤,_,,应把,_,改为,_,_.,(3),在上述步骤中,处理不恰当的是步骤,_,,应把,_,改为,_.,D,6 V,电压的蓄电池,6 V,以下的交流,电源,G,a,M,图象,例,2,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,6,所示为实验装置简图,(,交流电源的频率为,50 Hz).,(1),图,7,所示为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为,_ m/s,2,.(,结果保留两位有效数字,),图,6,图,7,3.2,(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,1,2,3,4,5,6,7,8,小车加速度,a,/(ms,2,),1.90,1.72,1.49,1.25,1.00,0.75,0.50,0.30,小车质,m,/kg,0.25,0.29,0.33,0.40,0.50,0.71,1.00,1.67,4.00,3.45,3.03,2.50,2.00,1.41,1.00,0.60,请在图,8,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,8,(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,随合力,F,变化的图线,如图乙所示,.,该图线不通过原点,其主要原因是,_,_.,实验前没有平,衡摩擦力或者平衡摩擦力不足,t,1,,遮光条通过光电门,2,的时间,t,2,,则滑块经过光电门,1,时的瞬时速度的表达式,v,1,_,,滑块经过光电门,2,时的瞬时速度的表达式,v,2,_,,则滑块的加速度的表达式,a,_.(,以上表达式均用字母表示,),例,3,某实验小组利用如图,9,所示的实验装置来探究当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量之间的关系,.,图,9,3.2,(1),已知两个光电门中心之间的距离,x,24 cm,,遮光条的宽度,d,0.52 cm.,该实验小组在做实验时,将滑块从如图所示位置由静止释放,由数字计时器可以读出遮光条通过光电门,1,的时间,(2),在本次实验中,实验小组通过改变滑块质量总共做了,6,组实验,得到如表所示的实,验数据,通过分析表中数据,你得出的结论是,_,_.,m,/g,250,300,350,400,500,800,a,/(ms,2,),2.02,1.65,1.33,1.25,1.00,0.63,4.00,3.33,2.86,2.50,2.00,1.25,在合外力不变的情况下,物体运动的,加速度跟物体的质量成反比,(3),现需通过图象进一步验证你的结论,请利用表格数据,在图,10,坐标系中描点并作出相应的图象,.,图,10,m,/g,250,300,350,400,500,800,a,/(ms,2,),2.02,1.65,1.33,1.25,1.00,0.63,4.00,3.33,2.86,2.50,2.00,1.25,A.,保持小车所受拉力不变,只改变小车的质量,就可以探究加速度与力、质量的关系,B.,保持小车质量不变,只改变小车的拉力,就可以探究加速度与力、质量之间的关系,C.,先保持小车所受拉力不变,研究加速度与力的关系;再保持小车质量不变,研究加,速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系,D.,先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系,1.,利用如图,11,所示的装置探究加速度与力、质量的关系,下列说法中正确的是,2.(,多选,),在,“,探究加速度与力、质量的关系,”,的实验中,关于平衡摩擦力的说法中正确的是,A.,平衡摩擦力的本质就是使小车受到的摩擦力为零,B.,平衡摩擦力的本质就是使小车所受的重力沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡,C.,平衡摩擦力的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳对小车施加的拉力,D.,平衡摩擦力是否成功,可由小车拖动由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定,3.(2019,黄石市高一上学期期末,),(1),在,“,探究加速度与力、质量的关系,”,的实验中,某同学组装了如图,12,所示的装置,.,图示实验装置中除未平衡摩擦力外,还有一处错误是,_,_,;,图,12,拉小车的细绳没有与长木板,平行,关于平衡摩擦力的操作过程,下列说法正确的是,_.(,填字母代号,),A.,应将长木板的右端适当垫高,B.,应将重物通过细线与小车相连,C.,应将纸带穿过打点计时器并与小车相连,D.,如果小车能在长木板上保持静止,就表明已经平衡摩擦力,(2),图,13,为某次实验所得的纸带,,E,点在刻度尺上的读数为,_ cm,,可求出该条纸带的加速度为,_ m/s,2,.(,结果保留两位有效数字,),图,13,3.80,0.20,4.,“,探究加速度与力、质量的关系,”,的实验装置如图,14,甲所示,.,(1),在平衡小车与长木板之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图乙所示,.,计时器打点的时间间隔为,0.02 s,,从比较清晰的点起,每,5,个点取一个计数点,测量并标出相邻计数点之间的距离,该小车的加速度,a,_ m/s,2,.,图,14,0.16,(2),平衡摩擦力后,将,5,个相同的砝码都放在小车上,.,挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度,.,小车的加速度,a,与砝码盘中砝码总重力,F,的实验数据如下表:,砝码盘中砝码总重力,F,/N,0.196,0.392,0.588,0.784,0.980,加速度,a,/(ms,2,),0.69,1.18,1.66,2.18,2.70,请根据实验数据在图,15,所示坐标系中作出,a,F,的关系图象,.,图,15,解析,a,F,图线如图所示,.,1,2,3,4,(3),本实验已正确平衡摩擦力,根据提供的实验数据作出的,a,F,图线不通过原点,主要原因是,_.,计算,F,时忘记加入砝码盘的重力,
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