1、2023-1-5第四章2实验探究加速度与力质量的关系第四章第四章2实验探究加速度实验探究加速度与力质量的关系与力质量的关系第四章2实验探究加速度与力质量的关系3探究加速度与质量的关系的基本思路：保持物体所受的力相同，测量_的物体在该力作用下的_，分析_与_的关系如果 a 与 m过_不同质量加速度加速度质量正比原点的直线第四章2实验探究加速度与力质量的关系4在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出 aF 图象，如图 421 甲、乙中的 A、B 线所示，试分析：图 421(1)A 线不通过坐标原点的原因是：_；(2)B 线不通过坐标原点的原因是：_.第四章2实验探究
2、加速度与力质量的关系解析：(1)A 线在 F 轴上有一定的截距，表明 F 达到一定的值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的(2)B 线在a 轴上有一定的截距，表明F 为 0 即不加 F 时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角太大，即平衡摩擦力过度引起的答案：没平衡摩擦力或平衡摩擦力不够平衡摩擦力过度第四章2实验探究加速度与力质量的关系5关于物体运动状态的改变，下列说法中正确的是()A.物体运动的速率不变，其运动状态就不变DB.物体运动的加速度不变，其运动状态就不变C.物体运动状态的改变包括两种情况：一是由静止到运动，二是由运动到静止D.物体的运动速度不
3、变，我们就说它的运动状态不变解析：速率不变，只是速度的大小不变，方向可能改变，A 错；加速度不变，速度在改变，运动状态改变，B 错；速度改变，运动状态就改变，C 错第四章2实验探究加速度与力质量的关系探究加速度与力、质量的关系【实验目的】(1)了解如何描述物体的运动状态，明确物体运动状态的改变必有加速度(2)掌握控制变量法(3)理解加速度和力、质量的关系，并知道得出这个关系的实验思想和实验方法第四章2实验探究加速度与力质量的关系【实验原理】(1)控制变量法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法本实验有 F、m、a 三个参量，研究加速度 a
4、与 F 及 m 的关系时，应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关系在该实验中要求先控制小车的质量 m 不变，改变小车所受的拉力 F，讨论 a与 F 的关系；再控制小车所受的拉力 F 不变，改变小车的质量m，讨论 a 与 m 的关系第四章2实验探究加速度与力质量的关系(2)要测量的物理量小车与其上面砝码的总质量 m；小车受的拉力 F(用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由 Fmg 算出)；小车的加速度 a(通过打点计时器打出的纸带测算出)(3)测量(或比较)物体的加速度直接测量法：对初速度为零的匀加速直线运动，可以用第四章2实验探究加速度与力质量的关系以在运动物体上安装一条打点计时器的纸
5、带，根据纸带上打出的点来测量加速度比较法：因为探究的是加速度与其他量之间的比例关系，因此，测量不同情况下(即不同受力时、不同质量时)物体加速度的比值，就可以了第四章2实验探究加速度与力质量的关系【实验器材】打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺【实验步骤】(1)用天平测出小车和重物的质量分别为 m、m，并把数值记录下来第四章2实验探究加速度与力质量的关系(2)按图 422 将实验器材安装好(小车上不系绳)图 422(3)平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小
6、车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)第四章2实验探究加速度与力质量的关系(4)将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力 mg.(5)保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤(4)，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带及重物的重力 m1g，m2g，.(6)保持小车所受合外力不变，在小车上放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量 m，接通电源，放开小车用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码(7)继续在小车上放砝码，重复步骤(6)，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码第
7、四章2实验探究加速度与力质量的关系实验序号加速度 a/(ms-2)小车受力 F/N123【数据处理】(1)质量一定，加速度与受力的关系.由表中数据，作出 aF 图象第四章2实验探究加速度与力质量的关系(2)物体的受力一定，加速度与质量的关系.实验序号加速度 a/(ms-2)小车质量 m/kg123(3)结论受力正比aFaF 图象是一条过原点的斜线，即当质量一定时，物体的加速度与_成_表达式为_第四章2实验探究加速度与力质量的关系时，其加速度与_成_表达式为_【误差分析】质量反比a1m(1)小车质量 m 应比重物的质量 m大得多，两者差距越小，所得图象越差(2)夹口的密合性能是造成误差的原因之一
8、由于小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车仍向前运动，这些都是造成位移误差的原因第四章2实验探究加速度与力质量的关系(3)小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移偏小，产生误差(4)两个图象问题A如出现图 423 中的直线，说明平衡摩擦力时，平衡过度了，即拉力 F0 时，已产生加速度，其加速度是由多余重力的分力造成的B图中的直线，说明平衡摩擦力不够，因为拉力为 F0时才产生加速度图 423第四章2实验探究加速度与力质量的关系【例 1】做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，主要
9、的步骤有：A将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上，取两个质量相等的小车，放在光滑的水平长木板上B打开夹子，让两个小车同时从静止开始运动，小车运动一段距离后，夹上夹子，让它们同时停下来，用刻度尺分别测出两个小车在这一段相同时间内通过的位移大小C分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移大小与小车所受的水平拉力的大小的关系，从而得到质量相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系第四章2实验探究加速度与力质量的关系D在小车的后端也分别系上细绳，用一只夹子夹住这两根细绳E在小车的前端分别系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘内分别放着数目不等的砝码，使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车
10、的质量，分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量上述实验步骤，正确的排列顺序是_解析：本题考查的是实验步骤，对于实验的一些常识，必须牢记于心，结合本实验步骤，不难排列出正确的顺序答案：AEDBC第四章2实验探究加速度与力质量的关系F/N0.200.300.400.500.60a/(ms-2)0.100.200.280.400.52【例 2】在质量一定，研究加速度与力的关系时，某同学根据精确的测量，记录数据如下表：(1)根据表中的数据在图 424 所示坐标系中作出 aF图象(2)图线不过原点的原因可能是_第四章2实验探究加速度与力质量的关系图 424第四章2实验探究加速度与力质量的关系解析：(
11、1)aF 图象如图 425 所示(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；由 aF 图象可知，当力 F0.1 N 时，小车没有动，说明此时小车所受的摩擦力没有完全被平衡掉图 425答案：见解析第四章2实验探究加速度与力质量的关系【例 3】用如图 426 所示的装置研究在作用力 F 一定时，小车的加速度 a 与小车质量 M 的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A用天平称出小车和小桶及其内部所装沙子的质量B按图装好实验器材C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶D将电磁打点计时器接在 6 V 电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量第四章2实验探究加速度与
12、力质量的关系E保持小桶及其内部所装沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的 M 值，重复上述实验F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G作 aM 关系图象，并由图象确定 aM 关系图 426第四章2实验探究加速度与力质量的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_实验步骤之后(2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_(3)在 上 述 步 骤 中，处理不恰当的是 _，应 把_改为_第四章2实验探究加速度与力质量的关系解析：实验中把小桶及其内部所装沙子的重力看做与小车所受的拉力大小相等，没有考虑摩擦力的作用，故必须平衡摩擦力电磁打点计时器接在 6 V 电压的蓄电池上
13、将无法工作，必须接在 6 V 交流电压的学生电源上作 aM 关系图象，得到的是曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作答案：(1)平衡摩擦力B(2)D 6 V 电压的蓄电池(3)G 作 aM 关系图象6 V 交流电压的学生电源第四章2实验探究加速度与力质量的关系a/(ms-2)0.210.410.610.800.98F/N0.10.20.30.40.5【触类旁通】1在做“物体的质量一定，探究物体的加速度 a 和物体受到的合外力 F 的大小关系”实验时，利用测得数据计算出物体的加速度后，将计算出的加速度值记录在下面反映加速度 a 和力 F 的关系表中：第四章2实验探究加速度与力质量的关系
14、(1)根据上表中所列数据，画出物体的 aF 图象图 427第四章2实验探究加速度与力质量的关系答案：物体的 aF 图象如图 14 所示图 14第四章2实验探究加速度与力质量的关系(2)从图象可以判断出：当物体的质量 M 一定时，物体的加速度a与物体受到的合外力F的关系是_.(3)由作出的 aF 图象可知，小车质量 M_kg.加速度 a 与合外力 F 成正比0.5第四章2实验探究加速度与力质量的关系a/(ms-2)2.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.002若测得某一物体受力 F 一定时，a 与 m 的关系数据如下表所示.图 428第四章2实验探究加速度与力质量的关
15、系第四章2实验探究加速度与力质量的关系答案：（1）如图 15 所示图 15(2)反比关系第四章2实验探究加速度与力质量的关系实验数据的图象处理1图象法的意义：当物理量与决定物理量的因素所满足的关系不明显时，可采用图象处理数据，这是一种重要的处理数据的方法这种方法常与控制变量法结合在一起使用比如加速度是由物体所受的合外力与物体的质量共同决定的，直接研究实验数据不见得能看出它们所满足的规律，如果使用图象处理实验数据，加速度与合外力、质量的关系就会一目了然第四章2实验探究加速度与力质量的关系2处理方法：(1)结合控制变量法，在质量不变的条件下研究加速度与合外力的关系，在图 429 中作出 aF 的关
16、系图象；在外力不变的条件下研究加速度与质量的关系，在图 4210 中作出方法第四章2实验探究加速度与力质量的关系图 429图 4210(2)坐标点的处理方法：使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点要在直线两侧均匀分布，离图象太远的点是坏数据，是应该剔除的这种处理图象的方法叫“拟合法”第四章2实验探究加速度与力质量的关系m/kga/(ms-2)0.200.600.300.400.400.290.500.250.600.20【例 3】某同学在做“当外力一定时，加速度和质量的关系”的实验时，得到下表中的实验数据：(1)请用图象来处理这些数据(2)根据作出的图象，你能得列什么结论？第四章2实验探究加速度与力质量的关系得出结论：在外力一定时，物体的加速度与物体的质量成反比图 42112023-1-5第四章2实验探究加速度与力质量的关系
