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第二節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.會(huì)通過(guò)“控制變量法”探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．2．會(huì)用圖象表示加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系．3．會(huì)用圖象表示加速度與力之間的關(guān)系．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.如何利用“控制變量法”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．2．怎樣測(cè)量加速度和怎樣提供并測(cè)量物體所受的力．,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律．2．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．,二、實(shí)驗(yàn)原理加速度a和質(zhì)量m、外力F都有關(guān)系．研究它們之間的關(guān)系時(shí)，先保持質(zhì)量不變，測(cè)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;再保持物體所受的力相同,測(cè)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．這種先控制某個(gè)參量不變，研究另兩個(gè)參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法．,三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙片、小車(chē)、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤(pán)、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺．四、實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測(cè)出小車(chē)和重物(包括小盤(pán))的質(zhì)量分別為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來(lái)．,2．按圖4－2－1將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車(chē)上不系繩)．,圖4－2－1,3．平衡摩擦力，把木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后不掛重物的小車(chē)在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)．4．將重物通過(guò)細(xì)繩系在小車(chē)上，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛重物(包括小盤(pán))的重力m0g.,5．保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)，每次小車(chē)從同一位置釋放，并記錄好相應(yīng)紙帶及重物(包括小盤(pán))的重力m1g、m2g…6．保持小車(chē)所受合外力不變，在小車(chē)上加放砝碼，并測(cè)出小車(chē)與所放砝碼的總質(zhì)量M1，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼．7．繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟6，多做幾次實(shí)驗(yàn),在每次得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼．,要點(diǎn)1平衡摩擦力的目的和方法1．目的：墊高木板不帶滑輪的一端，使小車(chē)自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，這樣小車(chē)所受拉力即為合力，使合力的測(cè)量方便可行．,2．方法：不掛重物，使小車(chē)拖著紙帶，紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并且使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處于工作狀態(tài)，逐漸調(diào)節(jié)木板的傾角，使打下的紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等，則說(shuō)明小車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即平衡了摩擦力．,要點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理1．物體的質(zhì)量一定，加速度與受力的關(guān)系由表中數(shù)據(jù)，作出a－F圖象，并得出結(jié)論．,2．物體的受力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系,要點(diǎn)3誤差分析,要點(diǎn)4注意事項(xiàng)1．平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤(pán)和重物的質(zhì)量還是改變小車(chē)及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．2．實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和重物的總質(zhì)量(M＞10m即可)．只有如此，重物和小盤(pán)的總重力才可視為與小車(chē)受到的拉力相等．,3．小車(chē)應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放手．4．作圖象時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè)．離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮．,類(lèi)型一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，保持小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量不變,測(cè)得小車(chē)的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示,(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出a－F圖象;(2)圖象斜率的物理意義是__________________________________________________________________________________________________________________________________________,圖4－2－2,(3)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量為_(kāi)_____kg.(4)圖線(或延長(zhǎng)線)與F軸截距的物理意義是________________________________________________________________________．,【精講精析】(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點(diǎn)，作出的a－F圖象如圖4－2－3所示．,圖4－2－3,【答案】(1)見(jiàn)精講精析(2)小車(chē)和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)(3)1(4)小車(chē)受到的阻力為0.1N,類(lèi)型二實(shí)驗(yàn)原理及誤差分析(2010高考山東卷)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖4－2－4所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系.彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接．,圖4－2－4,在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0,以此表示滑動(dòng)摩擦力的大?。賹⒛景宸呕卦幉醋?，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.,(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝______;為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________.,(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系．如圖4－2－5所示圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是____________．,圖4－2－5,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是________．a(chǎn)．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小b．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c．可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小d．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度,(2)該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理類(lèi)似,同樣需要滿足木板的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于礦泉水的質(zhì)量m，此時(shí)可認(rèn)為繩上的拉力近似等于彈簧秤示數(shù)F1.本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有平衡摩擦力，但通過(guò)題意可知受到的摩擦力為F0，木板受到的合外力為(F1－F0)．圖象反映的是a與F1的關(guān)系,而不是a與(F1－F0)的關(guān)系，所以圖象不過(guò)原點(diǎn)．當(dāng)F1增大時(shí)，即礦泉水瓶的質(zhì)量m增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)的前提條件不再滿足，此時(shí)a越大,繩上的拉力就越小于彈簧秤示數(shù)F1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲,c正確．,(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測(cè)出摩擦力的大小，b、c說(shuō)法是正確的；兩種實(shí)驗(yàn)方法都不可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小，a錯(cuò)誤；通過(guò)(2)中分析可以知道當(dāng)加速度增大時(shí)，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時(shí)實(shí)驗(yàn)誤差變大，d說(shuō)法錯(cuò)誤．【答案】(1)2d/t2保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量，求平均值(2)c(3)b、c,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,按ESC鍵退出全屏播放,