探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件1

1、5．2　探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,1．在質(zhì)量一定的情況下，加速度跟力成______．2．在合外力一定的情況下，加速度跟質(zhì)量成______．3．控制變量法：是研究多個物理量之間關(guān)系的一種常用方法，可先控制一些量不變，依次研究某一個因素的影響．在本實驗中探究加速度的影響因素，可先控制______一定，研究加速度與力之間的關(guān)系，再保持合外力一定，研究加速度與______的關(guān)系，最后歸納總結(jié)出加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系．,一、怎

2、樣探究加速度和力的關(guān)系● 重點解讀(1)基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系．(2)實驗操作：如下圖所示，取小車研究(質(zhì)量一定)，用不同數(shù)量的鉤碼拉小車，打出幾條紙帶．用測力計測出拉小車的鉤碼的重力，分析紙帶，求出小車運動的加速度．,● 難點突破(1)數(shù)據(jù)的分析：設計一個表格，把同一物體在不同力作用下的加速度填在表中．如下表.,(2)圖象分析：由表中數(shù)據(jù)，作出a－F圖象，即在圖中

3、，描點連線．若a與F成正比，圖中各點應在一條過原點的直線上．,二、怎樣探究加速度和物體質(zhì)量的關(guān)系● 重點解讀(1)基本思路：保持物體所受的力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系．(2)實驗操作：見實物圖取小車(車上放砝碼)研究，在拉力不變的情況下(鉤碼一定)，改變小車上的砝碼個數(shù)，打出幾條不同的紙帶．記錄小車及車上的砝碼的質(zhì)量，求出其運動的加速度．,● 難點突破(1)數(shù)據(jù)的分析：設計第二個表格，把

4、質(zhì)量不同的物體在相同力作用下的加速度填入表中.,● 疑點辨析(1)小車所受拉力是否完全等于所掛砝碼與盤的重力？在尋求a與F、m的關(guān)系時，F(xiàn)一定是物體(研究對象)所受的合外力，不同的實驗設計，合外力的處理也不盡相同，若利用下圖做實驗，在實驗中我們把小盤和砝碼的重力作為小車所受的合外力來處理數(shù)據(jù)，但是小盤和砝碼的重力實質(zhì)上是提供了小車、小盤和砝碼三者的合外力，小車所受的合外力要小于小盤和砝碼的重力．只有在小盤和砝碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)

5、量時，才能近似地認為小車受到的合外力與小盤和砝碼的重力相等．,(2)為何要讓木板合理地傾斜？如下圖甲所示，放在不光滑水平面上的物體，在水平拉力F作用下運動，物體所受的合力不是F，若物體放在傾角為θ的斜面上，恰能勻速下滑，此時再加一個沿斜面向下的拉力F，如圖乙所示，則物體受到的合力為F.,甲　　　　　　　 　　乙,如實物圖所示，在水平木板上放置一輛小車，小車的前端系上細繩，細繩的另一端跨過定滑輪并掛上質(zhì)量

6、很小的重物．小車的尾部掛上一條紙帶，紙帶穿過打點計時器．為了消除摩擦力對小車的影響，必須將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，用重力的分力來抵消摩擦力，直到小車不掛重物時能勻速運動為止．當掛上重物時，只要重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，那么可近似認為重物所受的重力大小等于小車所受合外力的大?。畬⑿≤噺哪骋晃恢冕尫牛≤囋诶K子的拉力作用下做勻加速直線運動．利用紙帶上打出的點便可算出小車的加速度．,● 誤差分析(1)質(zhì)量的測量誤差，紙帶上打點計時器

7、打點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)因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差：本實驗中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差．小盤和砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越?。?(3)平衡摩擦力不準造成誤差：在平衡摩擦力時，除了不掛小盤外，其他的都跟正式實驗一樣(比如要掛好紙帶、接通打點計時器)，勻速運動的

8、標志是打點計時器打出的紙帶上各點的距離相等．(4)提高測量精度．①應舍掉紙帶上開頭比較密集的點，在后邊便于測量的地方找一個起點．②可以把每打五次點的時間作為時間單位，即從開始點起，每隔四個點標出一個計數(shù)點，則相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T＝0.1 s.,(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出a－F圖象．(2)從圖象可以判定：當m一定時，a與F成________關(guān)系．,【解析】　若a與F成正比，則圖象是一條過原點的直線．同時因?qū)嶒炛胁豢杀苊庖渤霈F(xiàn)誤

9、差，研究誤差產(chǎn)生的原因，從而減小誤差增大實驗的準確性，則在誤差范圍內(nèi)圖象是一條過原點的直線即可．連線時應使直線過盡可能多的點，不在直線上的點應大致對稱的分布在直線兩側(cè)，離直線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮．,【答案】　(1)a－F圖象如下圖所示．　(2)正比,【評析】　由已知數(shù)據(jù)畫出圖象，從而得出結(jié)論是物理學中一種常用的重要方法．,若測得某一物體受力F一定時，a與m關(guān)系的數(shù)據(jù)如下表所示．,A．沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B．平衡摩

10、擦力時，所墊木塊太高，且砂和小桶的質(zhì)量較大C．平衡摩擦力時，所墊木塊太低，且砂和小桶的質(zhì)量較大D．平衡摩擦力時，所墊木塊太高，且小車質(zhì)量較大,【指點迷津】　本實驗中將砂與砂桶的重力做為繩對小車的拉力有兩個條件：一是必須平衡好摩擦力，二是小車質(zhì)量應遠大于砂和砂桶的總質(zhì)量．,【解析】　設圖線在F軸上的截距為F0，則當0＜F≤F0時，a＝0，說明摩擦力為f＝F0，沒有完全平衡摩擦力．當達到一定程度后．小車質(zhì)量不變，而砂和砂桶質(zhì)量增大，故不

11、再滿足小車質(zhì)量遠遠大于砂和砂桶總質(zhì)量的條件，誤差變大．正確理解圖象含義是解題的關(guān)鍵．求解時，應從實驗原理和讀懂圖象入手．【答案】　C,我們通過猜想、假設、分析得出物體的加速度與物體受到的合外力以及物體的質(zhì)量有關(guān)，那我們?nèi)绾窝芯咳咧g的關(guān)系呢？我們就控制其中一個物理量保持不變而研究另外兩個量之間的關(guān)系．再綜合得出三者之間的關(guān)系，研究加速度與物體受到的合外力間的關(guān)系時，保持物體的質(zhì)量不變；研究加速度與物體的質(zhì)量間的關(guān)系時，保持物體受到的

12、合外力不變．從而使我們的實驗過程變得簡單、清晰、便于操作，并且能夠通過對兩次實驗的分析、綜合，得出三者之間的關(guān)系．,某研究性學習小組欲探究光滑斜面上物體下滑的加速度與物體質(zhì)量及斜面傾角是否有關(guān)系．實驗室提供如下器材：A．表面光滑的長木板(長度L)B．小車；C．質(zhì)量為m的鉤碼若干個；D．方木塊(備用于墊木板)E．米尺；F．秒表．,(1)實驗過程：第一步，在保持斜面傾角不變時，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．實驗中，通過向小車放入鉤

13、碼來改變物體質(zhì)量，只要測出小車由斜面頂端滑至底端用時t，就可以由公式a＝________求出a，某同學記錄了數(shù)據(jù)如下表所示：根據(jù)以上信息，我們發(fā)現(xiàn)，在實驗誤差范圍內(nèi)質(zhì)量改變之后平均下滑時間________(填“改變”或“不改變”)，經(jīng)過分析得出加速度和質(zhì)量的關(guān)系為________．,第二步，在物體質(zhì)量不變時，探究加速度與傾角的關(guān)系．實驗中通過改變方木塊墊放位置來調(diào)整長木板傾角，由于沒有量角器，因此通過測出木板頂端到水平面高度h，求出傾

14、角α的正弦值sin α＝h/L.某同學記錄了高度h和加速度a的對應值如下表：,分析可知，光滑斜面上物體下滑的加速度與傾角的關(guān)系為________________________________________________________________________．(2)該探究小組所采用的探究方法是________．【答案】　(1)2L/t2；不改變；無關(guān)；a＝gsin α；(2)控制變量法．,1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的

15、關(guān)系”的實驗中，下列說法中正確的是(　　)A．平衡摩擦力時，小桶應用細線通過定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂B．實驗中無需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠遠大于砂和小桶的質(zhì)量C．實驗中如用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應的點在一條直線上時，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D．平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受阻力,【解析】　平衡摩擦力時，不應掛小桶，但應帶紙帶運動，所以A錯，D對；

16、實驗中要求始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠遠大于砂和小桶的質(zhì)量，所以B也不正確；實驗中如用縱坐標表示加速度，用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)，描出相應的點在過原點的同一條直線上時，證明加速度與質(zhì)量成反比，故C項錯誤．【答案】　D,2．用斜面、小車、砂桶、砝碼、打點計時器做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，得到如圖所示的紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且s1、s2、s3、……、s6已測量出．,(1)請寫出計算加速度的表達式．

17、(2)如圖(a)所示，為甲同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的a－F圖象，則甲在實驗中存在的問題是________．(3)乙、丙同學用同一裝置實驗，畫出了各自得到的a－F圖象如圖(b)所示，說明兩個同學做實驗時的哪一個物理量取值不同？并比較其大?。?【答案】　見解析,3．下表是某同學在做“當外力一定時加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實驗時得到的實驗數(shù)據(jù)，請用圖象處理這些數(shù)據(jù)，并由此說明加速度與質(zhì)量的關(guān)系.,【答案】　圖見解析　加速度與質(zhì)量成反比,4．一組同學研

18、究“運動物體所受空氣阻力與其運動速度關(guān)系”的探究過程如下：A．有同學認為：運動物體所受空氣阻力可能與其運動速度有關(guān)B．他們計劃利用一些“小紙杯”作為研究對象，用超聲波測距儀器測量“小紙杯”在空中直線下落的下落距離、速度隨時間變化的規(guī)律，以驗證假設,C．在相同的實驗條件下，同學們首先測量了單只“小紙杯”在空中下落過程中不同時刻的下落距離，將數(shù)據(jù)填入下表中，圖(a)是對應的位移—時間圖線．然后將不同數(shù)量的“小紙杯”疊放在一起從空中下落，

19、分別測出它們的速度—時間圖線，如圖(b)中圖線1、2、3、4、5所示D．同學們對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納后，證實了他們的假設,回答下列提問：(1)圖(a)中的AB段反映了運動物體在做________運動，表中X處的值為________．(2)圖(b)中各條圖線具有共同特點：“小紙杯”在下落開始階段做________運動，最后“小紙杯”做________運動．(3)比較圖(b)中的1和5圖線，指出在1.0～1.5 s時間段內(nèi)，速度隨

20、時間變化關(guān)系的差異：________.,【解析】　(1)AB段為直線，位移與時間成正比，物體做勻速直線運動，從圖中得出X的值為1.937 m.(2)由圖線的變化情況知：開始物體做加速度逐漸減小的加速運動，最后做勻速運動．,(3)由圖線1變化情況知，在1.0～1.5 s時間段內(nèi)速度不隨時間變化，由圖線5變化情況知，在1.0～1.5 s時間段內(nèi)速度隨時間繼續(xù)增大(或由圖線1變化情況可知，紙杯在1.0～1.5 s時間段內(nèi)做勻速運動，由圖線5