3.2探究加速度与力、质量的关系.docx

第三章 牛顿运动定律 §3.2 探究加速度与力、质量的关系 【学习目标】 1．学会用控制变量法研究物理规律 2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系 3．能用“化曲为直”的思想处理物理量之间的反比关系 【问题导学】 1．电火花打点计时器使用 电源，通过在纸带上打点记录物体的 和 。每打一个点间隔时间为 秒。 2． 如下图， 是物体做匀变速直线运动得到的一条纸带， 从 O点开始每 5 个计时点取一个记 数点，依照打点的先后顺序依次编为 1、2、3、4、5、6，测得 s1＝ 5.18cm,S 2＝4.40cm,s 3 3.62cm,s 4＝ 2.78cm,s 5＝ 2.00cm,s 6＝1.22cm. (1) 相邻两记数点间的时间间隔为 s. (2) 物体的加速度大小 a＝ m/s 2 ( → → , 方向 填A B或BA). (3) 打点计时器打记数点 3 时，物体的速度大小 v ＝ m/s, 方向 ( 同上 ). 3 用打点计时器研究匀变速直线运动时的主要步骤有： 把打点计时器固定在长木板的一端，接好电路； 把小车停在靠近打点计时器时，接通电源后开启小车； 换上纸带，重复三次，选择一条较理想的纸带； 把一条细绳系在小车上， 细绳跨过定滑轮挂上砝码， 把纸带穿过打点计时器， 并把它的一端固定在小车后面； 断开电源，取下纸带 . 合理的实验顺序应为 . 教材助读： 在探究加速度与力、 质量的关系时， 先让其中一个量保持不变， 来探究其他两个量之间的 关系，这种研究问题的方法称为 。 2. 研究加速度与力的关系时，保持 不变，测量物体在不同的力作用下 的 ，分析加速度与 的关系。 3. 研究加速度与质量的关系时， 保持物体所用力相同， 测量不同 物体在相同的力作用 下的 ，分析加速度与 的关系。 【合作探究】 力是产生加速度的原因，那么加速度与力到底有什么样的联系？ 质量大，则惯性大，保持原来的运动状态的性质就越明显，运动状态变化越慢，则速度变化慢，即加速度越小，加速度与质量之间又有什么关系呢？ 探究点一 实验方案的设计（一） 1．实验仪器：小车、砝码、长木板（带定滑轮）、细线、 钩码（质量尽量小）、电火花打点计时器、 墨粉纸盘、纸带、天平、刻度尺 （电源呢） 实验装置： 实验原理： 1）恒力的获得： 用跨过定滑轮的细线连接小车和钩码， 利用钩码的重力为小车提供恒定的拉力。 同时还要保证以下三点：①细线必须和木板平行；②在木板设有定滑轮的一端加垫片，平 衡摩擦力； ③所加钩码的质量要远小于小车质量。 2）小车的质量：可以通过在小车上加减砝码改变小车的质量。 3）控制变量法： ①保证小车质量不变，通过加减钩码改变拉力，探究加速度与力 的关系 ②保证钩码数量不变，通过在小车上加减砝码改变小车的质量，探究加速度与质量的关系 （ 4）加速度的测量：利用打点计时器测量加速度 探究点二 探究加速度和力之间的关系 保持物体的质量不变，改变力的大小，打出的不同纸带， 每条纸带取七个记数点， 每两 个记数点时间间隔 0.1s，将测得的数据记录在下面的表格中 表格 I 相邻时内的 位移 X1 X2 X3 X4 X5 X6 拉力大小 F1 = F2 = F3 = F4 = F5 = F6 = 表格 II F/N a/m.s-2 a/m.s - 以 a 为纵轴， F 为横轴，作 a-F 图象 2 利用 a-F 图象得到实验结论： 探究点三 探究加速度和质量之间的关系 保持力的大小不变，改变物体的质量，打出的不同纸带，每条纸带取七个记数 点，每两个记数点时间间隔 0.1s ，将测得的数据记录在下面的表格中 表格 III 相邻时内的 X X X X X X 位移 1 2 3 4 5 6 小车的质量 m1= m2= m3= m4= m5= m6= 表格 IV -1 1 /kg m a/m.s-2 以 a 为纵轴，  1 F 为横轴，作 a- 1 图象 a/m.s - 2 m m 利用 a-1/m 图象得到实验结论： 1/ m 探究点四 实验误差来源与分析 1）小车、钩码质量测量不准确； 2）小车的质量不是远大于钩码的质量； 3）在对纸带进行处理时，因测量和计算带来的误差； 4）摩擦力平衡不准确； 当实验过程中，木板倾角过小，则 a-F 图象如图甲所示； 当实验过程中，木板倾角过大，则 a-F 图象如图乙所示； 【检测巩固】 1．在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时 ,下列说法中正确的是 A. 平衡摩擦力时 ,应将砝码及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行 C.平衡摩擦力后 ,长木板的位置不能移动 D. 小车释放前应靠近打点计时器 ,且应先接通电源 再释放小车 在“探究加速度与力、质