探究加速度与力、质量的关系 物理教学课件PPT

探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系控制变量法控制变量法 m一定一定 aF F一定一定 am （一）实验探究：（一）实验探究：1 1、实验方法、实验方法 ：2 2、实验数据分析方法：、实验数据分析方法： 画出画出a- -F和和a-1/-1/m的图像的图像方案一：方案一：问题问题4 4、绳子的拉力等于钩码的重量吗？、绳子的拉力等于钩码的重量吗？ 为什么？为什么？ 不等于！因为钩码向下加速，所以绳不等于！因为钩码向下加速，所以绳子的拉力小于钩码的重力。子的拉力小于钩码的重力。 问题问题5 5、什么情况下钩码重力可以近似等于、什么情况下钩码重力可以近似等于 绳子拉力即小车所受的合外力？绳子拉力即小车所受的合外力？ 当砝码质量比小车质量小得多时，绳子的拉当砝码质量比小车质量小得多时，绳子的拉力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力近似等于砝码的重力。近似等于砝码的重力。 实验过程实验过程3（1 1）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量 M M 和和m m，并把，并把数据记录下来数据记录下来( (要求：要求：M M m m ) )（2 2）按实验装置图把实验器材安装好（但不要把）按实验装置图把实验器材安装好（但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上）悬挂小盘的细绳系在小车上）（3 3）平衡摩擦力）平衡摩擦力（4 4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先通电源）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先通电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力再放开小车，取下纸带，并标注牵引力（5 5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为m m1 1的小物体，重复上述实验的小物体，重复上述实验（6 6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材(2)把不同质量把不同质量(小车与车内砝码的总质量小车与车内砝码的总质量)的小车在的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：相同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数实验次数加速度加速度a/(ms2)小车的总质量小车的总质量m/kg1234由以上数据画出它的由以上数据画出它的am图象及图象及a 图象，如图图象，如图实实43甲、乙所示甲、乙所示图实图实43通过通过am和和a 关系图象，我们可以得出小车的加速关系图象，我们可以得出小车的加速度度a与质量与质量m成反比，与质量的倒数成反比，与质量的倒数 成正比成正比4 4、注意事项：、注意事项：1 1）小桶和砝码的质量要远远小于小车的质量，这）小桶和砝码的质量要远远小于小车的质量，这样小车受到的拉力才近似等于砝码的质量样小车受到的拉力才近似等于砝码的质量2 2）要将长木板的一端适当垫高，用小车的重力的）要将长木板的一端适当垫高，用小车的重力的分力将摩擦力平衡。分力将摩擦力平衡。在平衡摩擦力时，不要把悬挂在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带匀速运动力，并要让小车拖着打点的纸带匀速运动3 3）每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应）每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车按住小车4 4）作图时，要使尽可能多的点在所作直线上，不）作图时，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在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧例一、如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有装置和操作中的主要错误是_B (3)(3)另两组同学保持小车及车中的砝码质量另两组同学保持小车及车中的砝码质量M M一定，一定，探究加速度探究加速度a a与所受外力与所受外力F F的关系，由于他们操作不当，的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的这两组同学得到的a aF F关系图象分别如下图甲、乙所示，关系图象分别如下图甲、乙所示，其原因分别是：其原因分别是：甲图：甲图：_；乙图：乙图：_。甲甲乙乙m过大过大(或或M过小过小)，造成，造成m不是远小于不是远小于M没有平衡摩擦力或木板的倾角过小没有平衡摩擦力或木板的倾角过小例三、例三、(2012高考安徽卷高考安徽卷)图甲为图甲为“验证牛顿第二验证牛顿第二定律定律”的实验装置示意图砂和砂桶的总质量为的实验装置示意图砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小的大小作为细线对小车拉力的大小(1)(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行接下来还需要进行的一项操作是平行接下来还需要进行的一项操作是 ( () )A A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节器的纸带，给打点计时器通电，调节m m的大小，使小车在砂的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动运动B B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动B(2)(2)实验中要进行质量实验中要进行质量m m和和M M的选取，以下最合理的一组的选取，以下最合理的一组是是 ( () )A AM M200 g200 g， m m10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 g10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 gB BM M200 g200 g， m m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gC CM M400 g400 g， m m10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 g10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 gD DM M400 g400 g， m m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gC(3)(3)图乙是实验中得到的一条纸带，图乙是实验中得到的一条纸带，A A，B B，C C，D D，E E，F F，G G为为7 7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为个点未画出量出相邻的计数点之间的距离分别为s sABAB4.22 cm4.22 cm，s sBCBC4.65 cm4.65 cm，s sCDCD5.08 cm5.08 cm，s sDEDE5.49 cm5.49 cm，s sEFEF5.91 cm5.91 cm，s sFGFG6.34 cm.6.34 cm.已知打点计时器的工作频已知打点计时器的工作频率为率为50 Hz50 Hz，则小车的加速度，则小车的加速度a a_m/s_m/s2 2( (结果保留结果保留两位有效数字两位有效数字) )0.42例四、(2012舟山模拟)在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中：该同学顺利地完成了实验如图是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间还有4个点未画出来，交流电的频率为50Hz，由图中的数据可算得小车的加速度a为_ m/s2.(结果取两位有效数字)0.20 方案二：方案二：利用气垫导轨来探究加速度利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系与力、质量的关系图图 2: 2: 光电门光电门 图图 2 :2 :滑块和挡光片滑块和挡光片 光电门光电门1 1光电门光电门2 2挡光板挡光板xX/t2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva120(1)(1)由甲图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离由甲图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离s，由，由乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度d d. . 该实验小组在做实验时，该实验小组在做实验时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出将滑块从甲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遮光条通过光电门1 1的时间的时间tt1 1，遮光条通过光电门，遮光条通过光电门2 2的时间的时间tt2 2，则滑块经过光电门，则滑块经过光电门1 1时的瞬时速度的表达式时的瞬时速度的表达式v v1 1_，滑块经过光电门滑块经过光电门2 2时的瞬时速度的表达式时的瞬时速度的表达式v v2 2_，则滑块的加，则滑块的加速度的表达式速度的表达式a a_.(_.(以上表达式均用字母表示以上表达式均用字母表示) )例五、某实验小组利用如甲图所示的实验装置来探究当合外例五、某实验小组利用如甲图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力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系(2)在本次实验中，实在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量验小组通过改变滑块质量总共做了总共做了6组实验，得到组实验，得到如下表所示的实验数如下表所示的实验数据通过分析表中数据后，据通过分析表中数据后，你得出的结论是你得出的结论是_.m/ga/(ms2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)现需通过图象进一现需通过图象进一步验证你的结论，请利用步验证你的结论，请利用表格数据，在图中的坐标表格数据，在图中的坐标系中描点作出相应图象系中描点作出相应图象小车小车夹子方案三：方案三：课本上参考案例中的实验方案课本上参考案例中的实验方案由于两小同时启动、同时停止由于两小同时启动、同时停止, ,故运动时间相同故运动时间相同m一定时：一定时：F一定时：一定时： 只需验证：只需验证：2121FFxx1221mmxx2121FFaa（ ）1221mmaa（ ）m m光滑水平面光滑水平面F F例六、(09台州)如图所示，在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有()A当m1m2、F12F2时，x12x2B当m1m2、F12F2时，x22x1C当m12m2、F1F2时，x12x2D当m12m2、F1F2时，x22x1ADAD