人教版高中物理必修1　第四章第2節(jié)實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 課件

第四章牛頓運動定律第二節(jié)實驗：探究加速度與

力、質(zhì)量的關(guān)系思考:1、如何同時研究a、F合、m三者之間的關(guān)系呢？

——控制變量法

2、如何測量加速度a？需什么器材？

圖3:光電門

實驗方案一保持m不變保持F不變（一）實驗方案原理x1x2F1F2在相同的時間內(nèi)，兩小車移動的距離分別為:a1/

a2=x1/x2測量出x1、x21.控制m

不變，探究a

與F

的關(guān)系。2.同理，控制F

相同，探究a與m的關(guān)系。F2/F1x2/x10次數(shù)1234探究加速度與力的關(guān)系x2x1F2F1Faa1a2小車、打點計時器、紙帶、一端帶滑輪的長木板、細線、砝碼、沙桶、刻度尺、天平為器材，研究小車運動。從打點計時器打出的紙帶計算出小車的加速度a用天平測出小車的質(zhì)量M參考方案二小車沿傾角θ為斜面勻速下滑,求斜面的動摩擦因素?1.合外力在什么時候等于線的拉力？2.線的拉力在什么時候等于鉤碼的重力？平衡摩擦力：將長木板平放在實驗桌上，在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動薄木板的位置，直至小車在斜面上運動時以保持勻速運動狀態(tài)，這時小車受到的摩擦力(包括小車所受摩擦力和打點計時器對小車之后所拖紙帶的摩擦力)恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。理論計算表明：在鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，線的拉力近似等于鉤碼的重力。（二）實驗步驟1.用天平測出小車的質(zhì)量。2.安裝好實驗裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質(zhì)量不變，用細線將鉤碼與小車相連（鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量），打開打點計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質(zhì)量，多測幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)。三.注意事項1．實驗中應(yīng)先接通電源后釋放小車．2．在平衡摩擦力時，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源．用手輕輕地給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡．3．改變砂的質(zhì)量過程中，要始終保證砂桶(包括砂)的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量．4．作圖時應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能的分布在直線的兩側(cè)，但若遇到個別偏離較遠的點可舍去．F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5當(dāng)小車質(zhì)量不變時次數(shù)F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.7511.探究加速度與合力的關(guān)系如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2當(dāng)拉力不變時次數(shù)m/kga/m·s-2123451/m(kg-1)2.502.001.331.000.830.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.2902.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系1/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5光電門1光電門2擋光板△xX/t方案三：利用氣墊導(dǎo)軌來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系不需要平衡摩擦力例一:某實驗小組利用圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．(1)下列做法正確的是________(填字母代號)．A．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細繩與長木板保持平行B．在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C．實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D．通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡摩擦力時，不能掛砝碼和砝碼桶先接通電源再放開木塊AD(2)圖是甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象．形成圖線甲的原因是______________________________．形成圖線乙的原因是______________________________．長木板傾角過大未平衡摩擦力或長木板傾角過小F=0時，木塊就有了加速度有了拉力時，加速度仍為0例二:為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄．滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：(1)實驗開始應(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？解析法一：取下牽引砝碼，滑行器放在任意位置都不動

法二：取下牽引砝碼，輕推滑行器，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被遮擋的時間Δt都相等(2)若取M＝0.4kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是________．A．m1＝5g

B．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g解析例二:為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進行實驗．其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、