5.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,第5章研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,目標(biāo)定位,1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律. 2.會(huì)測(cè)量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體運(yùn)動(dòng)的aF、 圖像. 3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系.,內(nèi)容索引,,知識(shí)探究 新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋,知識(shí)探究,小車、砝碼、小桶、砂、細(xì)線、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、 、紙帶、 、 .,一、實(shí)驗(yàn)器材,學(xué)生電源,刻度尺,天平,實(shí)驗(yàn)的基本思想控制變量法 1.保持研究對(duì)象即小車的 不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變 ，測(cè)出小車的對(duì)應(yīng)加速度，驗(yàn)證加速度是否正比于作用力. 2.保持小桶中砂的質(zhì)量不變，即保持 不變，改變研究對(duì)象的 ，測(cè)出對(duì)應(yīng)不同質(zhì)量的加速度，驗(yàn)證加速度是否反比于質(zhì)量.,二、實(shí)驗(yàn)原理,質(zhì)量,作用力,作用力,質(zhì)量,1.三個(gè)物理量的測(cè)量方法近似法 本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象：放在長(zhǎng)木板上的小車在拉力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng).(裝置如圖1所示).,三、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),圖1,(1)小車質(zhì)量的測(cè)量 利用 測(cè)出，在小車上 砝碼可改變小車的質(zhì)量. (2)拉力的測(cè)量 當(dāng)小桶和砂的質(zhì)量 小車的質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小桶和砂的重力近似等于對(duì)小車的拉力，即Fmg. (3)加速度的測(cè)量：逐差法.,天平,增減,遠(yuǎn)小于,2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法圖像法、“化曲為直”法 (1)研究加速度a和力F的關(guān)系 以加速度a為縱坐標(biāo)，以力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖像，如圖2所示，若圖像是一條 ，就能說(shuō)明a與F成正比.,圖2,通過(guò)原點(diǎn)的直線,(2)研究加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系 如圖3甲所示，因?yàn)閍m圖像是曲線，檢查am圖像是不是雙曲線，就能判斷它們之間是不是反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線，相當(dāng)困難.若a和m成反比，則a與,正比,正比,反比,圖3,1.用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M，并把數(shù)值記錄下來(lái). 2.按圖4所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好.,四、實(shí)驗(yàn)步驟,圖4,3.平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，多次移動(dòng)木塊位置，直到輕推小車，使小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持勻速直線運(yùn)動(dòng)為止. 4.在小桶里放入適量的砂，在小車上加放適量的砝碼，用天平測(cè)出小桶和砂的質(zhì)量m，并記錄下來(lái).接通電源，放開小車，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)后取下紙帶. 5.保持小車的質(zhì)量不變，改變砂和小桶的質(zhì)量，按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn).,6.在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值并記錄在表格的相應(yīng)位置.,7.用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的aF圖像，從而得出aF的關(guān)系.,8.保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上增減砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度，并設(shè)計(jì)表格如下.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的 圖像，從而得出aM的關(guān)系.,9.整理實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn).,1.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源后釋放小車. 2.在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源.用手輕輕地給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡. 3.改變砂的質(zhì)量過(guò)程中，要始終保證砂桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量. 4.作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能的分布在直線的兩側(cè)，但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去.,五、注意事項(xiàng),例題某實(shí)驗(yàn)小組利用圖5所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.,圖5,(1)(多選)下列做法正確的是 A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩 與長(zhǎng)木板保持平行 B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑 動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通 過(guò)定滑輪拴在木塊上,C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D.通過(guò)增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,答案,,解析,,解析實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要與長(zhǎng)木板保持平行，A項(xiàng)正確； 平衡摩擦力時(shí)不能將裝有砝碼的砝碼桶通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)滑輪拴在木塊上，這樣無(wú)法平衡摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤； 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開木塊，C項(xiàng)錯(cuò)誤； 平衡摩擦力后，改變木塊上的砝碼的質(zhì)量后不再需要重新平衡摩擦力，D項(xiàng)正確.,(2)當(dāng)小車(及車中砝碼)的質(zhì)量M與小桶(包括桶內(nèi)砝碼)的質(zhì)量m的大小關(guān)系滿足_________時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于桶及桶中砝碼的重力.,解析驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，要保證Mm，才能保證繩子的拉力等于m的重力.,答案,解析,Mm,(3)圖6是甲、乙兩同學(xué)研究了加速度與力的關(guān)系并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖像. 形成圖線甲的原因是_________________. 形成圖線乙的原因是_____________________________.,圖6,解析圖線甲中F0時(shí)，木塊就有了加速度，可見是長(zhǎng)木板傾角過(guò)大.圖線乙中，有了拉力時(shí)，加速度仍為0，說(shuō)明未平衡摩擦力或長(zhǎng)木板傾角過(guò)小.,答案,解析,長(zhǎng)木板傾角過(guò)大,未平衡摩擦力或長(zhǎng)木板傾角過(guò)小,達(dá)標(biāo)檢測(cè),如圖7甲所示在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出.,(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力.,Mm,解析驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中，要保證Mm，才能保證繩子的拉力等于m的重力；,答案,解析,圖7,(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定，改變小車及車中砝碼的質(zhì)量，測(cè)出相應(yīng)的加速度，采用圖像法處 理數(shù)據(jù).為了比較容易地觀測(cè)加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)該做a與_____的圖像.,解析根據(jù)牛頓第二定律可知，合力一定時(shí)，a與M成反比，因?yàn)榉幢壤瘮?shù)圖像是曲線，而根據(jù)曲線很難判定出自變量和因變量之間的關(guān)系；正比例函數(shù)圖像是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，就比較容易判定自變量和因變量之間的關(guān)系.所以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)作出a與 的圖像；,答案,解析,(3)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的 圖線如圖乙所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的盤及盤中砝碼的質(zhì)量m乙________(填“大于”“小于”或“等于”)m丙.,大于,解析在小車質(zhì)量M相同的情況下，拉力越大，加速度越大，實(shí)驗(yàn)中我們又認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤和盤中砝碼的重力.所以兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)盤中砝碼的質(zhì)量不同，m乙大于m丙.,答案,解析,