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1.加速度与合外力的关系
实验基本思路:保持物体的质量 不变,测量物体在不同的合力作 用下物体的加速度,分析加速度 与合外力的关系。
采用控制变量法验 证牛顿第二定律
实验数据的记录处理:
实验数据 实验次数
a
F
a/m·s-2
第一次
第二次 第三次
0 F/N
2.加速度与质量的关系
实验的基本思路:保持物体所受的合外力相同,测量 不同质量的物体在该力的作用下的加速度,分析加速 度与质量的关系。
2 的比值,在实验中我们就可以不必求出加速度而是直接求
位移的比就可以表示加速度的比值关系,从而使实验数据
的处理变得简单、直观。
实验数据处理
1.加速度与力的关系(保持小车质量不变)
次数
x1 a1 x2 a2
F1 F2
1
2
3
4
x1/x2 0
F1/F2
2.加速度与质量的关系(保持拉力不变)
次数
x1 a1 x2 a2
3.平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木 板.反复移动木板的位置,直至小车在斜面上运动时可以 保持匀速直线运动状态.这时,小车拖着纸带运动时受到 的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力 平衡. 4.把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘,先接通电源再 放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列的点,打完点 后切断电源,取下纸带,在纸带上标上纸带号码。
8.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力F,作用力的大 小F等于小盘和砝码的总重力,根据实验结果在坐标平面上 画出相应的点,如果这些点是在一条过原点的直线上,便证 明了加速度与作用力成正比. 9.保持小盘和砝码的质量不变,在小车上加砝码,重复上面 的实验,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和砝码总 质量的倒数,根据实验结果在坐标平面上画出相应的点.如 果这些点是在一条过原点的直线上,就证明了加速度与质 量成反比.
2 实验:探究加速度与 力、质量的关系
思考几个问题
1.探究实验中提到的力,其内涵是什么? 2.如果一个静止的物体受到不为零的合外力会怎样运 动? 3.物体运动状态的改变是什么原因?质量对物体的运动状 态的改变有影响吗? 4.加速度与哪些因素有关?
我们身边的运动状态变化:
1.对同一辆车,启动时从不同档启动快慢为什么不一样? 2.动力车正常行驶比小汽车要快,但启动过程为什么比小 汽车慢得多呢? 3.在书本上撒一些碎纸片,先轻轻吹,再用力吹,观察到 什么现象? 4.在书本上撒一些碎纸片和一些小石子,用力吹,观察到 什么现象?
M1 M2
M2 M1
1
2
3
4
x1/x2 0
M2/M1
探究实验结论: 物体的加速度和Fra bibliotek体所受到的合外力有什么关系? 和自身的质量有什么关系?
例题1.如果 a- 1 图象是通过原点的一条直线,则说明( B )
m
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
3.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大 于小盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此,小盘和砝 码的总重力才可视为小车受到的拉力. 4.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. 5.作图象时,要使尽可能多的点分布在所作直线上,直线外 的点应尽可能对称分布在所作直线两侧. 6.作图时两轴标度比例要选择适当,各量须采用国际单位. 这样作图线时,坐标点间距不至于过密,误差会小些.
5.保持小车和砝码的质量不变,在小盘里放入适量的砝码, 把小盘和砝码的总质量m′记录下来,重复步骤4.在小盘内 再放入适量砝码,记录下小盘和砝码的总质量m″,再重复 步骤4. 6.重复步骤5两次,得到三条纸带. 7.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,标明计数点, 测量计数点间的距离,算出每条纸带上的加速度的值.
D.物体的质量m与加速度a成反比
例题2.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间 的动摩擦因数.实验装置如图所示,一表面粗糙的木板固 定在水平桌面上,一端装有定滑轮;木板上有一滑块,其 一端与电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定 滑轮的细线与托盘连接.打点计时器使用的交流电源的 频率为50 Hz.开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块 开始做匀加速运动,在纸带上打出一系列小点.
6.如何来平衡摩擦力?
我们将长木板倾斜一定角度θ,θ应该等于 arctan ,
此时物体在斜面上受到的合外力为0。做实验时肯定无法 这么准确,我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够 匀速下滑(可以根据纸带上的点来判断)时即可.
【处理数据.探索结论】 1.用天平测出小车和砝码的总质 量M,小盘和砝码的总质量m,把数 值记录下来. 2.按如图所示把实验器材安装好, 只是不把悬挂小盘的细绳系在车 上,即不给小车施加牵引力.
实验数据记录处理
实验数据 实验次数
a
M
第一次
第二次
第三次
a/m.s-2 0
1/M
实验方案二:
实验器材:小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、小盘、 天平、刻度尺、宽口夹子。
实验原理:
在实验中,我们可以根据两个小车的运动时间相同,结合 运动学公式, x 1 at2 得到加速度的比值等于运动位移
探究方案一: 实验装置图
【实验器材】 小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、 砝码(钩码)、小盘、刻度尺、天平
【实验提醒】 1.小车质量的测量用 天平 .
2.打点计时器的用途是: 打出纸带,测量计算小车的加速度.
3.绳拉小车的力是不是小车受到的合外力?
将木板的一端稍作垫高,使小车匀速下滑,此时小车的 合外力多大? 4.绳子的拉力等于砝码的重量吗?为什么? 不等于!因为砝码向下加速,所以绳子的拉力小于砝 码的重力. 5.什么情况下砝码重力可以近似等于绳子拉力即小车所 受的合外力? 当砝码质量比小车质量小得多时,绳子的拉力近似等于砝 码的重力,即小车受到的合外力近似等于砝码的重力.
【注意事项】
1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调出一个合适的 斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受 到的摩擦阻力.在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细线 系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖 着打点的纸带运动. 2.实验步骤2、3不需要重复,即整个实验平衡了摩擦力后, 不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝 码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力.