第四章2实验：探究加速度与力、质量的关系VIP免费

2实验：探究加速度与力、质量的关系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。用控制变量法探究加速度与力、质量的关系。1.加速度与力的关系保持物体的质量m不变，测量物体在不同力F的作用下的加速度a，分析a与F的关系。2.加速度与质量的关系保持物体所受的力F不变，测量不同质量m的物体在恒力F作用下的加速度a，分析a与m的关系。打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。一、实验步骤1.用天平测出小车和重物的质量分别为m0、M0,并把数值记录下来。2.按图将实验器材安装好(小车上不系绳)。3.平衡摩擦力,在长木板无定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质量M0,计算出重物的重力M0g。5.保持小车的质量不变,改变所挂重物的质量,从而改变拉力,重复步骤4,多做几次实验,并记录好相应重物的质量,进而计算出重物的重力M1g、M2g…6.保持小车所受合外力不变,在小车上加放砝码,并测出小车与所放砝码的总质量m1,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并测出每次实验小车与所放砝码的总质量m2、m3…8.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点之间的距离，算出每条纸带上加速度的值。结合步骤5填写表一。表一：物体的质量一定,加速度与受力的关系实验序号加速度a/(m·s-2)小车受力F/N1234结合步骤7填写表二。表二：物体受到的合外力一定，加速度与质量的关系实验序号加速度a/(m·s-2)小车与砝码总质量m/kg小车与砝码总质量的倒数/kg-112341m二、数据处理1.物体的质量一定，分析加速度与力的关系。以a为纵坐标，以F为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点，利用图像找规律，如图所示。如果a-F图线是一条过原点的直线，则可以得出结论：质量不变时，加速度与力成正比。2.物体的受力一定，分析加速度与质量的关系。在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小。这可能是“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至更复杂的关系。从最简单的情况入手，检验“a与m成反比”。在数据处理上要用到下面的技巧，“a与m成反比”实际上就是“a与成正比”。如果以a为纵坐标，为横坐标建立坐标系，如果a-图线是一条过原点的直线,则可得出结论：物体受力一定时，加速度与质量成反比。1m1m1m1.小车运动过程中要受到木板给它的摩擦力，怎样平衡这个摩擦力？又怎样去验证摩擦力被完全平衡了？在探究加速度与力、质量的关系的实验中平衡了摩擦力后，改变重物的质量，或者改变小车的质量，是否还需要重新平衡摩擦力?提示：将木板无定滑轮的一端稍微垫高一些，目的是用小车重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力。在木板无定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直到小车不挂重物时能在木板上匀速运动为止。判断方法是看打点计时器在纸带上打出的点间隔是否均匀，若打出的点间隔均匀就说明小车做匀速运动了。平衡摩擦力是指小车所受的重力沿斜面的分力与小车所受阻力大小相等，即mgsinθ=μmgcosθ，等式两边m可消去，所以平衡摩擦力后，不管是改变重物的质量还是改变小车的质量，都不需重新平衡摩擦力。2.在探究加速度与外力间的关系时，得到的图像如图中甲和乙所示，则出现此种现象的原因是什么?提示：甲图说明平衡摩擦力时，木板倾角过大了，即拉力F=0时，已产生加速度，此加速度是由小车重力的分力形成的。乙图说明平衡摩擦力不够或根本没有平衡摩擦力，因为当拉力增大到一定程度时才产生加速度。类型一实验器材选择【典例1】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：A.电火花计时器；B.天平；C.秒表；D.交流电源；E.电池；F.纸带；G.细绳、砝码、滑块(可骑在气垫导轨上)；H.气垫导轨(一...