高中物理必修一课件：4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

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1、学案2实验：探究加速度与力、质量的关系学点1加速度与力的关系(1)控制变量法在研究物体的加速度与它受的力、它的质量间的关系时，因为涉及到三个物理量，为了研究问题的方便，可采取分别使一个量不变，而研究另外两个量之间关系的方法，这种方法叫做控制变量法。(2)探究加速度与力的关系①实验思路：保持物体的质量m一定，测量物体在不同力F作用下的加速度a，分析a与F的关系。②实验数据的分析：设计如下的表格，记录数据。在图4-2-1所示坐标系上，作出a-F图象。分析图像，若图象是过原点的直线，则a∝F由此得出，在质量一定的情况下，加速度跟力成正比。F/Na/(m·

2、s-2)图4-2-1学点2加速度与质量的关系(1)保持物体所受的力F一定，测量不同质量m的物体在力F作用下的加速度a，分析a与m的关系。(2)实验数据的分析：设计如下的表格，记录数据。猜想：F相同，m越大，a越小，是否是“a与m”成反比或“a与m2”成反比呢？从简单入手，若a与m成反比，则a与1/m成正比。所以，建立a-1/m坐标系，作a-1/m图象，如图4-2-2所示。分析：若图象是过原点的直线，则a与m成反比。由图得，a与1/m成正比，与m成反比。m/kga/(m·s-2)图4-2-2注意：作图象时，应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀

3、分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉。【例1】用如图4-2-3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内部所装砂子的质量；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砂桶；D.将电磁打点计时器接在6V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；E.保持小桶及其中砂子的质量不变，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a-m关系图象，并由图象确

4、定a-m关系。(1)该同学漏掉的重要实验步骤是____，该步骤应排在____步实验之后。(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________。图4-2-3(1)平衡摩擦力B(2)D6V电压的蓄电池6V以下交流电压的学生电源(3)Ga-ma-1/m实验中把小桶及其中砂子的重力看做与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力。电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6V以下交流电压的学生电源上。作a-m关系图象

5、，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a-1/m关系图象。1.在探究a与F、m关系的实验中，下列说法中正确的是()A.平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装砂子B.实验中无需始终保持小车和砝码的质量远远大于砂子和小桶的质量C.实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D.平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力D学点3制定实验方案和实验数据的处理(1)本实验有三个需测量的物理量：a、F、m。质量可用天

6、平测量,a与F如何测量？①怎样测量(或比较)物体的加速度a.若为初速度为零的匀加速直线运动，测量位移x和时间t，由a=2x/t2计算。b.用打点计时器打纸带，由纸带上的点求出，根据Δx=at2，测出a。c.不测a的数值，测量不同情况下物体的加速度比值。若两个初速度为零的匀加速运动，在相同时间内位移为x1、x2，则a1/a2=x1/x2图4-2-4②怎样提供和测量物体所受的恒力下面是一种方法：如图4-2-4所示，取两个质量相同的小车放在光滑水平面上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，(2)实验的数据处理可以采用计算法和图象法两种

7、不同的方法①计算法：测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看是否满足a1/a2=F1/F2、a1/a2=m2/m1。②图象法：测得加速度后，以拉力F为横坐标、加速度a为纵坐标，描绘a-F图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线；以1/m为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a-1/m图象(想想看，为什么不是描绘a-m图象)，看看图象是否为过原点的倾斜直线。或者在测得加速度之比(等于位移之比)后，以两车拉力之比F2/F1为横坐标、加速度之比a2/a1为纵坐标，描绘图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线；以质量之比m1/m2为横坐标、加速度之比a2/

8、a1为纵坐标，描绘图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线。盘中放有数目不等的砝码，使两个小车自静止开始在不同拉力作用下匀加速