,高中物理·必修1·滬科版,第5章 研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 5.2 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,3,1,2,學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律,會(huì)測(cè)量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體 運(yùn)動(dòng)的a-F、a-1/m 圖像,通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系,一. 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),1三個(gè)物理量的測(cè)量方法近似法 本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象：放在長(zhǎng)木板上的小車在拉力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(裝置如圖所示) (1)小車質(zhì)量的測(cè)量 利用 測(cè)出，在小車上 砝碼 可改變小車的質(zhì)量 (2)拉力的測(cè)量 當(dāng)小桶和砂的質(zhì)量 小車的 質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小桶和砂的重力 近似等于對(duì)小車的拉力，即Fmg. (3)加速度的測(cè)量：逐差法,天平,增減,遠(yuǎn)小于,2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法圖像法、“化曲為直”法 (1)研究加速度a 和力F 的關(guān)系 以加速度a 為縱坐標(biāo)，以力F 為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖像，如圖所示，若圖像是一條 ，就能說明a 與F 成正比,通過原點(diǎn)的直線,(2)研究加速度a 與物體質(zhì)量m 的關(guān)系 如圖甲所示，因?yàn)閍-m 圖像是曲線，檢查a-m 圖像是不是雙曲線，就能判斷它們之間是不是反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線，相當(dāng)困難 若a 和m 成反比，則a與1/m 必成 我們采取“化曲為直”的方法，以a 為縱坐標(biāo)，以1/m 為橫坐標(biāo)，作出a-1/m 圖像，若a-1/m 圖像是一條直線，如圖乙所示，說明a 與1/m 成 ，即a 與m 成 ,正比,正比,反比,二、實(shí)驗(yàn)步驟,1用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M，并把數(shù)值記錄下來 2按圖所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好 3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，多次移動(dòng)木塊位置，直到輕推小車，使小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持勻速直線運(yùn)動(dòng)為止 4在小桶里放入適量的砂，在小車上加放適量的砝碼，用天平測(cè)出小桶和砂的質(zhì)量m，并記錄下來接通電源，放開小車，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)后取下紙帶,5保持小車的質(zhì)量不變，改變砂和小桶的質(zhì)量，按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn) 6在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值并記錄在表格的相應(yīng)位置. 7.用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的a-F 圖像，從而得出a-F 的關(guān)系,8保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度，并設(shè)計(jì)表格如下根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的a-1/M 圖像，從而得出a-M 的關(guān)系. 9.整理實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn),三 .注意事項(xiàng),1實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源后釋放小車 2在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源用手輕輕地給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡 3改變砂的質(zhì)量過程中，要始終保證砂桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 4作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能的分布在直線的兩側(cè)，但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去,某實(shí)驗(yàn)小組利用圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 (1)下列做法正確的是_(填字母代號(hào)) A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行 B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上 C實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,平衡摩擦力時(shí)，不能掛砝碼和砝碼桶,先接通電源 再放開木塊,AD,(2)圖是甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖像 形成圖線甲的原因是_ 形成圖線乙的原因是_,長(zhǎng)木板傾角過大,未平衡摩擦力或長(zhǎng)木板傾角過小,F= 0時(shí)，木塊 就有了加速度,有了拉力時(shí)，加速度仍為0,為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間t1、t2都可以被測(cè)量并記錄滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？,解析,法一：取下牽引砝碼，滑行器放在任意位置都不動(dòng),法二：取下牽引砝碼，輕推滑行器，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被遮擋的時(shí)間t 都相等,(2)若取M0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m 的取值不合適的一個(gè)是_ Am15 g Bm215 g Cm340 g Dm4400 g,解析,為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間t1、t2都可以被測(cè)量并記錄滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：,只有在滿足m M 時(shí)， 才可以用牽引砝碼的重力 近似等于對(duì)滑行器的拉力,= 0.4kg = M,D,(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng) 的加速度，其中求得的加速度a的表達(dá)式為：_. (用t1、t2、D、s表示),解析,為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間t1、t2都可以被測(cè)量并記錄滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：,擋光片通過光電門這段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于瞬時(shí)速度,再見,