4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系(25张ppt)

(共25张PPT)
探究加速度
与
力、质量的关系
伽利略的研究之路
对现象
的一般
观察
提出
假设
运用逻
辑得出
结论
实验
验证
修正
推广
探究的一般过程
1.提出问题
2.作出假设
3.制定计划
4.实施计划
5.得出结论
6.表达交流
复习牛顿第一定律：
力和运动的关系是怎样的？
力是改变物体运动状态的原因
力是物体速度改变的原因
力是物体产生加速度的原因
猜想：加速度与哪些因素有关？
你猜想的理由是什么？
一、提出问题
加速度与力、质量有关
二、做出假设
a、
F、
m
之间的关系
猜想？
成正比
成反比
三、制定计划
1、到目前为止，我们所学过的有关
加速度的表达式有哪些？
2、根据以上表达式，我们分别可以设计
什么样的实验方案来测量物体的
加速度？（发挥你的想象力！）
小车
小车
黑板擦或夹子
Ｆ
Ｆ
方案一：
由于两小车同时启动、同时停止,故运动时间相同
让两小车的质量相同m1=m2，两托盘钩码的个数不同
(F1
≠F2)
。
探究a与
F的关系时
探究a与m的关系时
让两托盘钩码的个数相同(F1=F2)
两小车的质量不同m1
≠
m2
。
实验方案
质量保持不变
合外力保持不变
方案二:
Δx=aT2
光电门1
光电门2
挡光板
△x
t
方案三：a=ΔV/Δt
气垫导轨、光电门
数字计时仪
气垫导轨装置
四、实施计划
（1）选择实验仪器
（2）设计实验步骤
（3）列出注意事项
（4）分析误差来源
方案二：
利用打点计时器来探究加速度与力、质量的关系
如何求加速度？
如何求质量？
如何求合外力？
小车
纸带
打点计时器
控制变量法
保持m一定，
保持F
一定，
探究a与
F的关系
探究a与m的关系
探究思路：
注意事项
(1).要使砂(砝码)和小桶(盘)的总质量远小于小车的总质量（m’＜＜m）
(2).平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔
(3).调节木板上的滑轮使拉小车的细线要与长木板平行
(4).起初小车应靠近打点计时器处，且先接通电源再释放小车
(5).注意不要让小车撞到定滑轮
F/
N
a/m·s
-2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
当小车质量不变时
次数
F/N
a/m
·s
-2
1
2
3
4
5
如何更直观地处理数据？
0.10
0.146
0.20
0.302
0.30
0.428
0.40
0.592
0.50
0.751
m/
kg
a/m·s
-2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
当拉力不变时
次数
m/kg
a/m
·s
-2
1
2
3
4
5
0.400
0.861
0.500
0.692
0.750
0.470
1.000
0.352
1.200
0.290
a/m·s
-2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
/kg
-1
m
1
当拉力不变时
次数
m/kg
a/m
·s
-2
1
2
3
4
5
1/m(kg
-1)
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
0.400
0.861
0.500
0.692
0.750
0.470
1.000
0.352
1.200
0.290
在误差允许的范围内，加速度与力成正比，与质量成反比。即：
得出结论：
例1：在“验证牛顿运动定律”的实验中，
采用如图所示的实验装置，小车及车中砝
码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量
用m表示，小车的加速度可由小车后拖动
的纸带打上的点计算出．
(1)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与________的图象．
(3)如图(a)，甲同学根据测量数据做出的
a－F图线，说明实验存在的问题是________．
(4)乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？
M?m
两小车及车上砝码的总质量不同
1/M
平衡摩擦力时木板倾角过大
目标突破2
例2：为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？
______________________________________________________
(2)若取M＝0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________．
A．m1＝5g
B．m2＝15g
C．m3＝40g
D．m4＝400g
(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：______________________________________________________.
(用Δt1、Δt2、D、x表示)
取下牵引砝码，M放在任意位置都不动
D
a=[(D/
Δt1)2_(D
/Δt2
)2]/2x
表达交流(3分钟)
小组间进行交流，相互间取长补短，讨论实验中存在的问题。同时通过本节课的学习，看看有没有实现以下的学习目标：
1.学会用控制变量法研究物理规律
2.验证牛顿第二定律
3.掌握利用图像处理数据的方法
随堂达标检测
（时间5分钟，满分100分）
为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选（
）
A．a－m图象
B．m－a图象
C．a－1/m图象
D.1/m－a图象
2．如果a－图象是通过原点的一条直线，则说明(
)
A．物体的加速度a与质量m成正比
B．物体的加速度a与质量m成反比
C．物体的质量m与加速度a成正比
D．物体的质量m与加速度a成反比
3．在利用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是(
)
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上
B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车
4．在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M?m的条件，结果得到的图象应是图中的(
)
C
BCD
B
D
小
结
猜想
探究
目的、原理、方案、
结论
作业：整理实验方案