实验探究加速度与力和质量的关系.ppt

第二节实验：探究加速度与力、质量的关系,学习目标：1.会通过“控制变量法”探究加速度与力、质量的关系2会用图象表示加速度与质量之间的关系3会用图象表示加速度与力之间的关系重点难点：1.如何利用“控制变量法”进行实验2怎样测量加速度和怎样提供并测量物体所受的力,一、实验目的1学会用控制变量法探究物理规律2探究加速度与力、质量的关系,二、实验原理加速度a和质量m、外力F都有关系研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系;再保持物体所受的力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系这种先控制某个参量不变，研究另两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法,三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺四、实验步骤1用天平测出小车和重物(包括小盘)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来,2按图421将实验器材安装好(小车上不系绳),图421,3平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)4将重物通过细绳系在小车上，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物(包括小盘)的重力m0g.,5保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带及重物(包括小盘)的重力m1g、m2g6保持小车所受合外力不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M1，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码7继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码,要点1平衡摩擦力的目的和方法1目的：垫高木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，使合力的测量方便可行,2方法：不挂重物，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带上相邻点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力,要点2数据处理1物体的质量一定，加速度与受力的关系由表中数据，作出aF图象，并得出结论,2物体的受力一定，加速度与质量的关系,要点3误差分析,要点4注意事项1平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力2实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量(M10m即可)只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等,3小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手4作图象时,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离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑,类型一实验数据处理在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示,(1)根据表中的数据在坐标系上作出aF图象;(2)图象斜率的物理意义是_,图422,(3)小车和砝码的总质量为_kg.(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是_,【精讲精析】(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的aF图象如图423所示,图423,【答案】(1)见精讲精析(2)小车和砝码总质量的倒数(3)1(4)小车受到的阻力为0.1N,类型二实验原理及误差分析(2010高考山东卷)某同学设计了如图424所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接,图424,在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示为a_;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_.,(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系如图425所示图象能表示该同学实验结果的是_,图425,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_a可以改变滑动摩擦力的大小b可以更方便地获取多组实验数据c可以比较精确地测出摩擦力的大小d可以获得更大的加速度以提高实验精度,(2)该实验原理与教材实验原理类似,同样需要满足木板的质量M远大于矿泉水的质量m，此时可认为绳上的拉力近似等于弹簧秤示数F1.本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知受到的摩擦力为F0，木板受到的合外力为(F1F0)图象反映的是a与F1的关系,而不是a与(F1F0)的关系，所以图象不过原点当F1增大时，即矿泉水瓶的质量m增大时，实验的前提条件不再满足，此时a越大,绳上的拉力就越小于弹簧秤示数F1，加速度增加得就越慢，图线向下弯曲,c正确,(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是可以更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出摩擦力的大小，b、c说法是正确的；两种实验方法都不可以改变滑动摩擦力的大小，a错误；通过(2)中分析可以知道当加速度增大时，实验条件便不再满足，此时实验误差变大，d说法错误【答案】(1)2d/t2保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值(2)c(3)b、c,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,