4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件（人教版必修1）

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1、高中物理·必修1·人教版第四章牛顿运动定律4.2实验：探究加速度与力、质量的关系312学会用控制变量法研究物理规律会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a-F、a-1/m图象通过实验探究加速度与力、质量的定量关系．一、实验器材交流电源刻度尺天平．二、实验原理1.质量作用力2.作用力质量一.实验方案的设计1．三个物理量的测量方法——近似法本实验的研究对象：放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动．(装置如图所示)．(1)小车质量的测量利用测出，在小车上砝码可改变小车的质量．(2)拉力的测量当小桶和砂的质量小车的

2、质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即F≈mg.(3)加速度的测量：逐差法．天平增减远小于2．实验数据的处理方法——图象法、“化曲为直”法(1)研究加速度a和力F的关系以加速度a为纵坐标，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图所示，若图象是一条，就能说明a与F成正比．通过原点的直线(2)研究加速度a与物体质量m的关系如图甲所示，因为a-m图象是曲线，检查a-m图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难．若a和m成反比，则a与1/m必成．我们采取

3、“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，以1/m为横坐标，作出a-1/m图象，若a-1/m图象是一条直线，如图乙所示，说明a与1/m成，即a与m成．正比正比反比二、实验步骤1．用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来．2．按图所示的装置把实验器材安装好．3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多次移动木块位置，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．4．在小桶里放入适量的砂，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m，并记录下来．接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带

4、．次数123456小车加速度a/(m·s－2)砂和小桶的质量m/kg拉力F/N5．保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤4再做5次实验6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格的相应位置.7.用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出小车运动的a-F图象，从而得出a-F的关系．次数123456小车加速度a/(m·s－2)小车质量M/kg1/M/(kg－1)8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下．根据实验结果

5、画出小车运动的a-1/M图象，从而得出a-M的关系.9.整理实验器材，结束实验．三.注意事项1．实验中应先接通电源后释放小车．2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡．3．改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量．4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去．某实验小组利用图所示的装置探究加

6、速度与力、质量的关系．(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度平衡摩擦力时，不能挂砝码和砝码桶先接通电源再放开木块AD(2)图是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象．形成图线甲的原因是______________________________．形成图线乙的原因是___

7、___________________________．长木板倾角过大未平衡摩擦力或长木板倾角过小F=0时，木块就有了加速度有了拉力时，加速度仍为0为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其

8、他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？解析法一：取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动法二：取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt都相等(2)若取M＝0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________．A．m1＝5gB．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g