實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系PPT幻燈片課件

課堂檢測 1 牛頓第一定律正確揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系 2 牛頓第一定律是理想定律 3 慣性 力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因 力不是維持物體運(yùn)動的原因 不受力的物體是不存在的 不能用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證 一切物體在任何狀態(tài)下都有慣性慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān) 實(shí)驗(yàn) 推理 1 回顧 加速度是描述 的物理量 賽車為什么比普通小車加速快 賽車動力強(qiáng)大 牽引力大 滿載的貨車比小車加速慢 原因又是什么呢 小車質(zhì)量小 物體的加速度與什么有關(guān) 是怎樣的關(guān)系 受力大 加速度大 質(zhì)量大 加速度小 速度變化快慢 問題引入 4 2實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 2 加速度a與力F和質(zhì)量m都有關(guān) 我們是分別研究還是一起研究 控制變量法 1 控制m相同 探討加速度a與F的關(guān)系 2 控制F相同 探討加速度a與m的關(guān)系 這種先控制一個參量不變 研究其余參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法 3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計 參考方案一 用打點(diǎn)計時器探究 小車 打點(diǎn)計時器 測量小車運(yùn)動過程中的加速度a 鉤碼 重力提供拉力 研究對象 天平稱其質(zhì)量m 合力F G FN F f 怎樣測量m a F 4 平衡摩擦力 G G1 FN f G1與摩擦力f平衡 問 如果此時給小車加上一個沿斜面向下的拉力F 那它受到的合力F 方法 不掛小盤和鉤碼 將木板的一端稍作墊高 逐漸調(diào)節(jié)木板的傾角 直到使小車拖著紙帶勻速下滑 紙帶上打下的點(diǎn)間距相等 整個實(shí)驗(yàn)只需進(jìn)行一次平衡摩擦力的操作 鉤碼的重力 即 5 繩子的拉力等于鉤碼的重力嗎 不等于 因?yàn)殂^碼向下加速 所以繩子的拉力小于鉤碼的重力 小車所受的合外力F近似等于鉤碼所受的重力的條件 1 平衡了摩擦力2 鉤碼的質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多 即m m 6 例如 a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表 1 畫出a F圖象 2 從圖象可判定 當(dāng)m一定時 a與F成正比 1 控制m相同 探討加速度a與F的關(guān)系 m一定 a F 7 注意 因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差 描出的點(diǎn)不完全在一條直線上連線時應(yīng)使直線過盡量多的點(diǎn) 不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對稱分布在直線兩側(cè) 離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù) 不予考慮 a與F成正比 圖線是過原點(diǎn)的直線 8 例如 a與m的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表 2 控制F相同 探討加速度a與m的關(guān)系 9 1 畫出a 圖象 2 從圖象可以判定 當(dāng)F一定時 a與m成反比 F一定 a 1 m 10 五 誤差分析1 質(zhì)量的測量誤差 紙帶上打點(diǎn)計時器打點(diǎn)間隔距離的測量誤差 拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差 2 用小盤及砝碼的總重力代替小車受到拉力 存在系統(tǒng)誤差 3 平衡摩擦力不準(zhǔn)造成誤差 11 實(shí)驗(yàn)原理 若物體作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動 則 變形得 在實(shí)驗(yàn)中 我們讓兩個小車同時運(yùn)動同時停下 時間相同 則加速度的比值等于運(yùn)動位移的比值 即 參考案例二 12 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 結(jié)論 物體的加速度與力成正比 1 控制m相同 探討加速度a與F的關(guān)系 13 14 結(jié)論 物體的加速度與質(zhì)量成反比 2 控制F相同 探討加速度a與m的關(guān)系 15 16 例題1某同學(xué)在做 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)時 畫出了如圖所示的三條圖線 這三條圖線表示實(shí)驗(yàn)中的 不同 小車的質(zhì)量 17 解析過F軸上的某一點(diǎn)作一條平行于a軸的直線 與三條圖線有三個交點(diǎn) 可以看出三個交點(diǎn)對應(yīng)的縱坐標(biāo)a的值不同 a的值越小 運(yùn)動狀態(tài)越難改變 慣性越大 質(zhì)量也就越大 答案這三條圖線表示實(shí)驗(yàn)中的小車的質(zhì)量不同 18 實(shí)驗(yàn)誤差分析例2用如圖所示的裝置研究質(zhì)量一定時 加速度與力的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對小車的作用力F等于沙和桶的總重力mg 根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出a F圖線 發(fā)現(xiàn)橫軸上的截距OA較大 明顯地超出了偶然誤差的范圍 這是由于在實(shí)驗(yàn)中沒有 平衡摩擦力 19 解析細(xì)繩對小車的拉力F達(dá)到一定的數(shù)值前 小車仍靜止 表示木板的摩擦力不能忽略 同時也表明該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時 沒有給實(shí)驗(yàn)裝置平衡摩擦力 答案給實(shí)驗(yàn)裝置平衡摩擦力 20 變式訓(xùn)練2如果某同學(xué)根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出的a F圖線如圖所示 則 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)誤差的原因是什么 平衡摩擦力時 長木板的傾角過大 解析當(dāng)力F為零時 加速度不為零 就說明當(dāng)力為零時 小車仍在長木板上向下加速 其原因就是平衡摩擦力時長木板傾角過大 使得小車的重力沿斜面向下的分力大于小車所受滑動摩擦力 所以應(yīng)重新調(diào)整木板 平衡摩擦力 21 四 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)例4在 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 當(dāng)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(zhì)量的關(guān)系時 下列說法正確的是 A 平衡摩擦力時 應(yīng)將小盤用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B 每次改變小車質(zhì)量時 不需要重新平衡摩擦力C 實(shí)驗(yàn)時 先放開小車 再接通打點(diǎn)計時器的電源D 小車運(yùn)動的加速度可用天平測出小車的質(zhì)量M和小盤和重物的質(zhì)量m 用公式求出 B 22 解析在平衡摩擦力時 不應(yīng)將裝沙的小桶通過定滑輪連在小車上 而是在木板后端墊上適應(yīng)厚度的薄片 再觀察小車能在木板上帶著紙帶勻速下滑即可 故選項(xiàng)A錯誤 B正確 操作時應(yīng)先接通打點(diǎn)計時器的電源再放開小車 故選項(xiàng)C錯誤 牛頓第二定律是本實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目標(biāo) 不能把它作為理論根據(jù)來計算加速度 其加速度只能從紙帶提供的數(shù)據(jù)計算得出 故選項(xiàng)D錯誤 答案B 23 方案三 利用氣墊導(dǎo)軌來探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 24 光電門 數(shù)字計時器 拓展探究 25