《实验：探究加速度与力、质量的关系》运动和力的关系PPT[优秀课件]

3.测量加速度的方案 (1)应用纸带测加速度 在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带,根据纸带上打 出的点来测量加速度。前面所述的实验方案就是利用这种方法 求取加速度的。它是根据在匀变速直线运动中,连续相等的时 间T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。 (2)应用匀变速运动规律求加速度 如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速 度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间,然 后由a= 2x 算出。
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是( ) A.M=200g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B.M=200g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C.M=400g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D.M=400g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
2.测量、操作不够准确造成偶然误差。 (1)质量的测量误差。 (2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。 (3)拉线或纸带不与木板平行会造成误差。 (4)平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差,该误差使作出的图线 在横轴(或纵轴)上产生截距。
1.平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以 后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量,都不 需要重新平衡摩擦力。 2.实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总 质量。 3.改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计 时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达滑轮前按 住小车。 4.作图像时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点 应尽可能对称分布在所作直线两侧。
(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个 相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量 出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、 sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm。已知打点 计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a= m/s2(结果保 留2位有效数字)。

3 运动状态改变难易程度的度量 质量
学习目标
掌握用控制变量法探究加速
1
度与力、质量的定量关系。
知道测量加速度大小的方法。 2
3
了解气垫导轨减小摩擦的原 理，了解光电门及数字计时 器在实验中发挥的作用。
掌握用图象来分析实验数据， 探究物理规律的方法。
4
探究思路
实验：探 究加速度 与力、质 量的关系
回顾与思考 牛顿第一定律及理解：
物体不受力
受力平衡
物体静止或匀速直线运动 运动状态不变
物体受力
受力不平衡
物体不能保持静止或匀速 运动状态改变
那么，物体受力不平衡时，会怎样运动呢？
• 什么是物体运动状态的改变？
1 速度的改变 加速度
• 运动状态改变的原因是什么？
2
联
运动状态改变的原因
力
系
• 如何度量运动状态改变的难易程度？
学习 目标
实验器材：
气垫导轨装置（导轨、滑块、气源、光电门、光电计时 器）、钩码、砝码、天平、力传感器、细绳等。
实验探究：
学习 目标
水平放置的气垫导轨上的滑块所受的摩擦力可以忽略
时，作用在滑块上的拉力就是合外力。
实验设计：
1. 搭建好实验器材，气垫导轨水平； 2. 让滑块在钩码的作用下加速运动； 3. 记录滑块通过光电门的速度v1和v2、钩码的质量、
两光电门间的距离s； 4. 保持滑块的质量不变，通过改变钩码的个数，以改
变拉力的大小，重复实验多次。 优教提示
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：探究加速度与力的关系”
学习 目标
计算加速度的方法：
数据分析：将滑块质量不变时的数据记入表格进行分过光电 两光电门 加速度计 量m/kg 拉力的大 门A的速 门B的速 间的距离 算a/(m/s2)

3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度 a 与所受拉力 F 成正比。 (2)保持拉力 F 不变时，物体的加速度 a 与质量 m 成反比。
五、误差分析
偶然 误差
系统 误差
产生原因
减小方法
质量测量不准、计数点 多次测量求平均值
间距测量不准
①准确平衡摩擦力 小车所受拉力测量不准
②使细绳和纸带平行于木板
表 2 小车所受的拉力一定
四、数据分析 1．分析加速度 a 与力 F 的定量关系 由表 1 中记录的数据，以加速度 a 为纵坐标，力 F 为横坐标， 根据测量数据描点，然后作出 a-F 图像，如图甲所示，若图像是一 条通过原点的直线，就能说明 a 与 F 成正比。
甲
乙
2．分析加速度 a 与质量 m 的定量关系 由表 2 中记录的数据，以 a 为纵坐标，以m1 为横坐标，根据测量 数据描点，然后作出 a-m1 图像，如图乙所示。若 a-m1 图像是一条过原 点的直线，说明 a 与m1 成正比，即 a 与 m 成反比。
二、实验器材 小车、槽码、砝码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、 打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。
三、进行实验(以参考案例 1 为例) 1．用天平测出小车的质量 m，并把数值记录下来。 2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳)。
3．补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复 移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在斜面上运 动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重 力沿斜面方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦 阻力及其他阻力之和。
4．用细绳绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码，保持小车 质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力，处理纸带， 测出加速度，将结果填入表 1 中。

平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木板，
反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速 运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判断），这时小 车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方 向上的分力平衡。
请同学们自己确定探究方案，进行实验、作出图象，进行分析、 形成结论.
体的受力，分析加速度与力的关系
2、实验数据分析：设计表格，做a—F图像。
实验
数 据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30 关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4
次数 F/N a/m ·s -2 当小 1 车质 2 量不 3 变时 4
实
验
结
论 ：
实验结论：物体所受合力不变时，
加 加速度与物体的质量成反比。
速
度 与
a 1
质
m
量
的
关
系
三、制定实验方案时的两个问题 1、怎样测量（或比较）物体的加速度?
其实，在这个实验中也可不测加速度的具体数值。
2、怎样提供和测量物体所受的恒力?
实验中的F应为物体所受的合力，如何处理小车所受的摩擦力？
影响加速度的因素
牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的 速度会发生改变，但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的 快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发 点，是应考虑加速度与什么因素有关。
列车起动时，速度 是缓慢增加的，加速度 较小。影响加速度的原 因是列车牵引力不够大 还是列车质量太大呢？
得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重 力。
案例二：
实验器材：