【赢在课堂】2016-2017学年高中物理第4章牛顿运动定律2实验探究加速度与力、质量的关系课件.ppt

* 2　实验:探究加速度与力、质量的关系 一、实验目的 1.学会用控制变量法探究物理规律。 2.探究加速度与力、质量的关系。 3.掌握利用图象处理数据的方法。 二、实验器材 砝码,一端有定滑轮的长木板,细线,纸带,导线,夹子,小盘,天平,小车,打点计时器,交流电源,复写纸,刻度尺。 三、实验原理 1.探究方法——控制变量法: (1)控制小车的质量m不变,改变拉力F,探究加速度a与力F的关系。 (2)控制砝码和小盘的质量m不变,即力F不变,改变小车的质量m,探究加速度a与质量m的关系。 2.测量加速度的方案: (1)应用纸带测加速度:在小车后面安装一条通过打点计时器限位孔的纸带,接通打点计时器电源后释放小车,打出一条纸带。然后,根据在匀变速直线运动中连续相等的时间间隔T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。 (2)应用匀变速运动规律求加速度:如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用停表测量时间,然后由x=at算出a。 四、实验步骤 1.用天平测出小车和重物(砝码和小盘)的质量分别为m、m0,并把数值记录下来。 2.按图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。 3.平衡摩擦力:在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车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。 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m0g。 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,并记录好重物的重力,m1g、m2g、…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。 表格1　物体的质量一定,加速度与受力的关系 6.保持所挂重物的质量不变,在小车上加放砝码,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.继续在小车上加放砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码。 8.计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。 表格2　物体受到的外力一定,加速度与质量的关系 实验指导 典例剖析 当堂检测 一、数据处理 1.分析加速度和力的关系 依据表格1,以加速度a为纵坐标,以外力F为横坐标,作出a-F关系图象,如图所示,由此得出结论。 实验指导 典例剖析 当堂检测 2.分析加速度和质量的关系 依据表格2,以加速度a为纵坐标,以小车及砝码的总质量m或 为横坐标作出a-m或a- 关系图象,如图所示,根据图象可以得出结论。 3.实验结论 物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比,与物体的质量成反比。 实验指导 典例剖析 当堂检测 二、注意事项 1.平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的质量,还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。 2.实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此,砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 3.各纸带上的加速度a,都应是该纸带上的平均加速度。 4.作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据,可舍去不予考虑。 5.释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车。 6.细线与板平行。 实验指导 典例剖析 当堂检测 三、误差分析 1.在实验中,我们认为小盘和砝码的重力就等于小车和砝码所受的合力。但这是有误差的,只有在小车和砝码的质量比较大,小盘和砝码的重力比较小,且长木板合理倾斜的情况下,实验结果才比较理想。 2.质量测量、长度测量中也存在偶然误差,可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。 3.平衡摩擦力不准而造成误差。 4.描点作图时存在误差。 实验指导 典例剖析 当堂检测 【例题1】 (对实验器材和操作的考查)用如图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的质量m; 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,并由图象确定a和m的关系。 实验指导 典例剖析 当堂检测 (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