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4.2
实验：探究加速度与力、质量的关系
新人教版高中物理必修1
第四章
牛顿
1643年-1727年
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
力是改变物体运动状态的原因
速度是描述物体运动状态的物理量
物体运动状态改变即速度改变
速度改变即物体加速度不为零
力是产生加速度的原因
加速度与力有什么样的定量关系？
提出问题
牛顿
1643年-1727年
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
加速度与质量有什么样的定量关系？
质量是惯性大小的量度
提出问题
研究物体的加速度与力、质量的关系
运用图像法处理实验数据
物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？如何测量每一个物理量？如何研究三个变量之间的关系？
动一动：写出自己的实验设计方案
实验目的
研究物体的加速度与力、质量的关系
研究对象小车
打点计时器测量加速度
如何直观得到加速度与力、质量的关系？
图像法
拉力
重物
天平
a、F、m研究方法：控制变量法
保持m不变，研究a
与F的关系
保持F不变，研究a与m的关系
实验原理
研究对象小车
力
打点计时器
此处重物的拉力就是物体所受的合外力吗？
如何消除摩擦力的影响？
实验方案
平衡摩擦力：
钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F
G
G1
FN
f
G1平衡摩擦力f。
研究对象小车
力
打点计时器
改变槽码的个数可以成倍地改变小车所受的拉力
保持m不变，研究a
与F的关系
保持F不变，研究a与m的关系
通过增减小车中的重物改变小车的质量
学生电源
打点计时器
轨道
纸带、复写纸
钩码
小车
刻度尺
其他：导线、细绳
槽码
天平
实验器材
搭建实验
进行实验
(3)控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码
质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，
测出一组数据.
(2)安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿
过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。
(1)用天平测出小车的质量。
(4)改变钩码质量，多测几组数据
(5)控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据
实验步骤
注意事项
(1)补偿阻力时，必须反复调整木板倾斜度，直至轻推小车使之启动并能做匀速运动，目测小车是否做匀速运动时很困难的，可以利用打点计时器打出的点来判断。
(2)释放小车时应使两边的车轮与目标边缘距离相等，由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来.
(3)本实验中待分析的纸带较多，为使实验数据积累过程有序、规范，可再纸带上标记每次实验的序号以及对应的小车或槽码质量
实验步骤
数据记录与处理——加速度与力的关系
数据记录与处理
图像法
数据记录与处理——加速度与质量的关系
数据记录与处理
图像法
m一定时，a∝F
F一定时，a∝1/m
实验结论
关于“探究加速度与力、质量的关系”实验，下列说法中正确的是(
)
A.?本实验采用的方法是控制变量法
B.?探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小
C.?探究加速度与力的关系时，作a?F图象应该用线段依次将各点连接起来
D.?探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a?M图象
A
课堂练习
某组同学实验得出数据，画出a?F图如图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是(
)
A.?实验中平衡摩擦力时长木板垫起
的角度太小
B.?实验中平衡摩擦力时长木板垫起
的角度太大
C.?实验中绳子拉力方向没有跟平板平行
D.?实验中不满足“砂桶和砂的总质量远小于小车质量”的条件
B
课堂练习
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：
(1)某同学在接通电源进行实验之前，
将实验器材组装成如图所示的装置图．
请你指出该装置中的两处错误或不妥之处：
①__________________________________________________；
②__________________________________________________．
(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验．图中是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度a为_______m/s2(结果保留两位有效数字)．
(3)为保证绳子对小车的拉力约等于小盘和重物的总重mg，小盘和重物的质量m与小车的质量M应满足的关系是____________．
打点计时器不应使用干电池，应使用交流电源
小车初始位置离打点计时器太远，应靠近打点计时器
0.20
M>>m
课堂练习
实验方案二：通过位移之比测量加速度之比
保持力不变
保持小车质量不变
抬起黑板擦，两小车同时开始运动，按下黑板擦，两小车同时停下来。
用刻度尺测出两小车移动的位移x
1
、x
2
。由于两小车运动时间t相同，从它们的位移之比就可以得出加速度之比
谢谢聆听
