知识讲解实验探究加速度与力、质量的关系.doc

实验：探究加速度、力、质量之间的关系 【学习目标】 掌握在研究三个物理量Z间关系时，常用的控制变暈法 理解物体的加速度大小与力有关，也与质量有关 通过实验探究加速度与力和质量的定量关系 根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论 会分析数据表格，利用图象寻求物理规律 【要点梳理】 要点一、怎样测量（或比较）物体的加速度 物体做初速为0的匀加速直线运动，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秒表测 7 r 量时间，由公式a = yr算出加速度。 可以在运动物体上连一条纸带，通过打点计时器打点来测量加速度。 也可以不测加速度的具体数值，而测不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值。 7 Y 根据67= — ,测出两初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移Xi、X2,位移比就是加速度之比， a2 兀2 要点二、怎样提供和测量物体所受的恒力 在现实中，仅受一个力的情况几乎是不存在的。一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的 合力的作用效果是相同的，因此，在实验中我们只要测出物体所受的合力即可。如何为运动的物体提供一 个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？ 可以在绳的一端挂钩码，另一端跨过定滑轮拉物体，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个 合力等于钩码的重力。通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力。 要点三、平衡摩擦力 依据上面的方案中做匀变速运动的物体，受的合力并不等于钩码的重力。这是由于物体在相对运动， 还要受到滑动摩擦力。 如何减小滑动摩擦力，使我们所测得的钩码重力尽可能接近于物体所受的合力？ 使用光滑的木板； 平衡滑动摩擦力。将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，此时物体的重力分力就等于物体所受的 摩擦力。 平衡摩擦力后，当小车的质量发生改变时，不用再平衡摩擦力。这是由于mg sin 6 = png cos 0,等式 的两边质量可以抵消，即与物体的质量大小没有关系。 要点四、如何处理实验数据 本实验的数据处理可以采用计算法和图象法两种不同的方法： 计算法 测得加速度或加速度Z比（等于位移Z比）后，通过计算看看是否满足 4 _ F] ax _ m2 — 、 —色 F2 a2 m, 图象法 测得加速度后，用拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a-F图象，看看图彖是否为过原点的 倾斜直线；用丄为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘4一丄图象，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，用两车拉力之比F2/F1为横坐标，两车位移之比X2/XI表示加 速度Z比a2/尙为纵坐标，描绘a—F图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线；用nh/n）2为横坐标，加速度 az/i为纵坐标，描绘a—丄图彖，看看图彖是否为过原点的倾斜直线。 要点五、实验注意事项 牵引小车的祛码应有10g、20g、50g等规格。没有小规格祛码，可用沙桶装沙替代，质量用天平称量。 探究加速度与力的关系：小车质量为200g,两车上而均可加100g左右的舷码。保持其屮一个小车所挂 耘码不变（如20g）,另一小车所挂耘码逐渐加大，但不要过大。耘码质量过大，会使图象线性变差。 探究加速度与质量的关系：一车质量固定为300g,另一车质量可自200g起，逐次增加祛码至 700g?800g。牵引小车的祛码以30g?40g为宜。小车质量过大，夹子不容易夹住车后拖线，造成位移 误差。 小车后所系线绳要用适当粗些的棉绳，当夹子夹住线绳时不会滑动。如果用表面较光滑的尼龙绳，当 夹子闭合吋线绳还会被小车拖一段距离才会停住。解决的办法可在尼龙绳上擦一些松香，以增大线绳与夹 子之间的摩擦力。 选择口宽、弹力大的夹子，使夹子张开和闭合动作要迅捷有力。动作缓慢，会使某些夹子张开夹口时 两侧张开的程度不一样，张开较小的一侧所控制的小车拖绳受阻，影响到小车运动。 注意小车运动停止的位置不能与定滑轮相碰。实验中如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则 与定滑轮相碰的小车位移偏小而产生误差。 要点六、实验误差分析 因实验原理不完善引起的误差. 本实验用砂和砂桶的总重力（id+M）g代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总 重力.砂和砂桶的总质量越接近小车和磁码的总质量，误差越大；反之，砂和砂桶的总质量越小于小车和 祛码的总质量，由此引起的误差就越小.因此，满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和磁码的总质量M 的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差.此误差可因加《M而减小，但不可能消除此课 差?证明如下： 小车和砂桶的受力情况如图所示. 对小车：F -Ma , ① 对砂桶：mg-F = ma , ② 解得：迪二*. M 4- m ] | m ~M 可见当时M时，F - mg . 【说明】上面的证明在这里讲的目的，旨在使同学们懂得