實(shí)驗(yàn)：探究小車的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

1、 探究的一般過程探究的一般過程 1.提出問題提出問題2.作出假設(shè)作出假設(shè) 3.制定計(jì)劃制定計(jì)劃 4.實(shí)施計(jì)劃實(shí)施計(jì)劃 5.得出結(jié)論得出結(jié)論 6.表達(dá)交流表達(dá)交流 復(fù)習(xí)牛頓第一定律：復(fù)習(xí)牛頓第一定律： 力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是怎樣的？力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是怎樣的？ 力是改變物 體運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 的原因 力是物體速 度改變的原 因 力是物體產(chǎn) 生加速度的 原因 猜想：加速度與哪些因素 有關(guān)？ 你猜想的理由是什么？你猜想的理由是什么？ 一、提出問題一、提出問題 加速度與力、質(zhì)量有關(guān)加速度與力、質(zhì)量有關(guān) 二、做出假設(shè)二、做出假設(shè) a、 F、m之間的關(guān)系之間的關(guān)系 猜想？猜想？ 成正比成正比 成反比成反比 三、制定計(jì)劃三、

2、制定計(jì)劃 1、到目前為止，我們所學(xué)過的有關(guān)、到目前為止，我們所學(xué)過的有關(guān) 加速度的表達(dá)式有哪些？加速度的表達(dá)式有哪些？ 2、根據(jù)以上表達(dá)式，我們分別可以設(shè)計(jì)、根據(jù)以上表達(dá)式，我們分別可以設(shè)計(jì) 什么樣的實(shí)驗(yàn)方案來測(cè)量物體的什么樣的實(shí)驗(yàn)方案來測(cè)量物體的 加速度？（發(fā)揮你的想象力?。┘铀俣?？（發(fā)揮你的想象力?。?小車小車 小車小車 黑板擦或夾子黑板擦或夾子 方案一：方案一： 2 1 2 xat 11 22 ax ax 由于兩小車同時(shí) 啟動(dòng)、同時(shí)停止, 故運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 讓兩小車的質(zhì)量相同m1=m2，兩 托盤鉤碼的個(gè)數(shù)不同 (F1 F2) 。 探究a與 F 的關(guān)系時(shí) 探究a與m 的關(guān)系時(shí) 讓兩托盤鉤碼的

3、個(gè)數(shù)相同(F1=F2) 兩小車的質(zhì)量不同m1 m2 。 2 1 2 xat 質(zhì)量保質(zhì)量保 持不變持不變 合外力合外力 保持不保持不 變變 方案二方案二: : x=aT2 光電門光電門1 1 光電門光電門2 2 擋光板擋光板 x t 方案三：方案三：a=V/t 氣墊導(dǎo)軌、光電門 數(shù)字計(jì)時(shí)儀 xx vvtt a tt 021 氣墊導(dǎo)軌裝置 四、實(shí)施計(jì)劃四、實(shí)施計(jì)劃 （1 1）選擇實(shí)驗(yàn)儀器）選擇實(shí)驗(yàn)儀器 （2 2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟 （3 3）列出注意事項(xiàng)）列出注意事項(xiàng) （4 4）分析誤差來源）分析誤差來源 方案二：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來探究加速度與力、質(zhì)量 的關(guān)系 如何求加速度？ 如何求質(zhì)量？

4、如何求合外力？ 小車 紙帶 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 控制變量法 保持m一定， 保持F 一定， 探究a與 F的關(guān)系 探究a與m的關(guān)系 探究思路：探究思路： 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) (1).要使砂要使砂(砝碼砝碼)和小桶和小桶(盤盤)的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小 車的總質(zhì)量（車的總質(zhì)量（mm） (2).平衡摩擦力時(shí)不要掛小桶，應(yīng)連著紙帶且平衡摩擦力時(shí)不要掛小桶，應(yīng)連著紙帶且 通過打點(diǎn)記時(shí)器的限位孔通過打點(diǎn)記時(shí)器的限位孔 (3).調(diào)節(jié)木板上的滑輪使拉小車的細(xì)線要與長調(diào)節(jié)木板上的滑輪使拉小車的細(xì)線要與長 木板平行木板平行 (4).起初小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，且先接通起初小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，且先接通 電源再釋放小

5、車電源再釋放小車 (5).注意不要讓小車撞到定滑輪注意不要讓小車撞到定滑輪 F N a/ms -2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 當(dāng)小車當(dāng)小車 質(zhì)量不質(zhì)量不 變時(shí)變時(shí) 次數(shù)次數(shù)F/NF/Na/m a/m s s -2 -2 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 0.10 0.1460.10 0.146 0.20 0.3020.20 0.302 0.30 0.4280.30 0.428 0.40 0.5920.40 0.592 0.50 0.7510.50 0.751 m kg a/ms - -2 0.20.2 0.40.4 0.

6、60.6 0.80.8 1.01.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 當(dāng)拉當(dāng)拉 力不力不 變時(shí)變時(shí) 次數(shù)次數(shù)m/kgm/kga/m a/m s s -2 -2 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 a/ma/ms s -2 -2 0.20.2 0.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg /kg -1 -1 m m 1 1 當(dāng)拉當(dāng)拉 力不力不 變時(shí)變時(shí) 次數(shù)次數(shù)m/kgm/kga/m a/m

7、s s -2 -2 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 1/m(kg 1/m(kg -1 -1) ) 2.502.50 2.002.00 1.331.33 1.001.00 0.830.83 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 在誤差允許的范圍內(nèi)，加速度與力成在誤差允許的范圍內(nèi)，加速度與力成 正比，與質(zhì)量成反比。即：正比，與質(zhì)量成反比。即： 得出結(jié)論：得出結(jié)論： 一定：maF 1 一定：Fa m 例例1：在：在“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)中，的實(shí)驗(yàn)中， 采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝采用

8、如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中砝 碼的質(zhì)量用碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量 用用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng) 的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出 (1)當(dāng)當(dāng)M與與m的大小關(guān)系滿足的大小關(guān)系滿足_時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的 拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力 (2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼 的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的

9、加速度， 采用圖象法處理數(shù)據(jù)為了比較容易地檢查出加速度采用圖象法處理數(shù)據(jù)為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量與質(zhì)量M 的關(guān)系，應(yīng)該做的關(guān)系，應(yīng)該做a與與_的圖象的圖象 (3)如圖如圖(a)，甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的，甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的 aF圖線，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是圖線，說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是_ (4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的aF圖線，圖線， 如圖如圖(b)所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？ Mm 兩小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同兩小車及車上砝碼的總質(zhì)量不同 1/M 平衡摩擦

10、力時(shí)木板傾角過大平衡摩擦力時(shí)木板傾角過大 目標(biāo)突破目標(biāo)突破2 2 例2：為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)其中實(shí)驗(yàn)其中G1G1、G2G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器 通過通過G1G1、G2G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間t1t1、t2t2都可以被測(cè)量并都可以被測(cè)量并 記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M M，擋光片寬，擋光片寬 度為度為D D，光電門間距離為，光電門間

11、距離為x x，牽引砝碼的質(zhì)量為，牽引砝碼的質(zhì)量為m.m.回答下列問題：回答下列問題： (1)(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加 其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？ _ (2)(2)若取若取M M0.4kg0.4kg，改變，改變m m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m m的取值不合適的的取值不合適的 一個(gè)是一個(gè)是_ A Am m1 15g B5g Bm m2 215g C15g Cm m3 340g 40g D Dm m4 4400g400g

12、(3)(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，其中求得的加速 度的表達(dá)式為：度的表達(dá)式為： _._. ( (用用t t1 1、t t2 2、D D、x x表示表示) ) 取下牽引砝碼，取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動(dòng)放在任意位置都不動(dòng) D a=(D/ t1)2_(D /t2 )2/2x 表達(dá)交流表達(dá)交流(3分鐘) 小組間進(jìn)行交流，相互間取長補(bǔ)短，討論實(shí)驗(yàn)中存小組間進(jìn)行交流，相互間取長補(bǔ)短，討論實(shí)驗(yàn)中存 在的問題。同時(shí)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，看看有沒有在的問題。同時(shí)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，看看有沒有 實(shí)現(xiàn)以下的學(xué)習(xí)目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)以下的學(xué)習(xí)

13、目標(biāo)： 1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律 2.驗(yàn)證牛頓第二定律驗(yàn)證牛頓第二定律 3.掌握利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法掌握利用圖像處理數(shù)據(jù)的方法 隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) （時(shí)間（時(shí)間5分鐘，滿分分鐘，滿分100分）分） 1.1.為了更直觀地反映物體的加速度為了更直觀地反映物體的加速度a a與物體質(zhì)量與物體質(zhì)量m m的關(guān)系，往往用二者的關(guān)系圖象的關(guān)系，往往用二者的關(guān)系圖象 表示出來，該關(guān)系圖象應(yīng)選（表示出來，該關(guān)系圖象應(yīng)選（ ） A Aa am m圖象圖象 B Bm ma a圖象圖象 C Ca a1/m1/m圖象圖象 D.1/mD.1/ma a圖象圖象 2 2如果如果a a

14、圖象是通過原點(diǎn)的一條直線，則說明圖象是通過原點(diǎn)的一條直線，則說明( )( ) A A物體的加速度物體的加速度a a與質(zhì)量與質(zhì)量m m成正比成正比 B B物體的加速度物體的加速度a a與質(zhì)量與質(zhì)量m m成反比成反比 C C物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m m與加速度與加速度a a成正比成正比 D D物體的質(zhì)量物體的質(zhì)量m m與加速度與加速度a a成反比成反比 3 3在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車做在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說 法中正確的是法中正確的是( )( ) A A平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上 B B連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)與長木板保持平行連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)與長木板保持平行 C C平衡摩擦力后，長木板的位置不能移動(dòng)平衡摩擦力后，長木板的位置不能移動(dòng) D D小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車小車釋放前應(yīng)