探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系控制變量法控制變量法 m一定一定 aF F一定一定 am （一）實(shí)驗(yàn)探究：（一）實(shí)驗(yàn)探究：1 1、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)方法 ：2 2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法：、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法： 畫出畫出a- -F和和a-1/-1/m的圖像的圖像方案一：方案一：問題問題4 4、繩子的拉力等于鉤碼的重量嗎？、繩子的拉力等于鉤碼的重量嗎？ 為什么？為什么？ 不等于！因?yàn)殂^碼向下加速，所以繩不等于！因?yàn)殂^碼向下加速，所以繩子的拉力小于鉤碼的重力。子的拉力小于鉤碼的重力。 問題問題5 5、什么情況下鉤碼重力可以近似等于、什么情況下鉤碼重力可以近似等于 繩子拉力即小車所受的合外力？繩子拉力即小車所受的合外力？ 當(dāng)砝碼質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多時，繩子的拉當(dāng)砝碼質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多時，繩子的拉力近似等于砝碼的重力，即小車受到合外力力近似等于砝碼的重力，即小車受到合外力近似等于砝碼的重力。近似等于砝碼的重力。 實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)過程3（1 1）用天平測出小車和小盤的質(zhì)量）用天平測出小車和小盤的質(zhì)量 M M 和和m m，并把，并把數(shù)據(jù)記錄下來數(shù)據(jù)記錄下來( (要求：要求：M M m m ) )（2 2）按實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好（但不要把）按實(shí)驗(yàn)裝置圖把實(shí)驗(yàn)器材安裝好（但不要把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上）懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上）（3 3）平衡摩擦力）平衡摩擦力（4 4）把細(xì)繩系在小車上，并繞過定滑輪，先通電源）把細(xì)繩系在小車上，并繞過定滑輪，先通電源再放開小車，取下紙帶，并標(biāo)注牽引力再放開小車，取下紙帶，并標(biāo)注牽引力（5 5）保持小車質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入質(zhì)量為）保持小車質(zhì)量不變，在小盤內(nèi)放入質(zhì)量為m m1 1的小物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)的小物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)（6 6）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)多次后，停止實(shí)驗(yàn)，整理器材）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)多次后，停止實(shí)驗(yàn)，整理器材(2)把不同質(zhì)量把不同質(zhì)量(小車與車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量小車與車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量)的小車在的小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車的總質(zhì)量小車的總質(zhì)量m/kg1234由以上數(shù)據(jù)畫出它的由以上數(shù)據(jù)畫出它的am圖象及圖象及a 圖象，如圖圖象，如圖實(shí)實(shí)43甲、乙所示甲、乙所示圖實(shí)圖實(shí)43通過通過am和和a 關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速關(guān)系圖象，我們可以得出小車的加速度度a與質(zhì)量與質(zhì)量m成反比，與質(zhì)量的倒數(shù)成反比，與質(zhì)量的倒數(shù) 成正比成正比4 4、注意事項(xiàng)：、注意事項(xiàng)：1 1）小桶和砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這）小桶和砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣小車受到的拉力才近似等于砝碼的質(zhì)量樣小車受到的拉力才近似等于砝碼的質(zhì)量2 2）要將長木板的一端適當(dāng)墊高，用小車的重力的）要將長木板的一端適當(dāng)墊高，用小車的重力的分力將摩擦力平衡。分力將摩擦力平衡。在平衡摩擦力時，不要把懸掛在平衡摩擦力時，不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引小盤的細(xì)線系在小車上，即不要給小車加任何牽引力，并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶勻速運(yùn)動力，并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶勻速運(yùn)動3 3）每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計時器，并應(yīng)）每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計時器，并應(yīng)先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前先接通電源，再放開小車，且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車按住小車4 4）作圖時，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不）作圖時，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)例一、如圖所示為某同學(xué)所安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，在圖示狀態(tài)下，開始做實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)有裝置和操作中的主要錯誤是_B (3)(3)另兩組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量另兩組同學(xué)保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M M一定，一定，探究加速度探究加速度a a與所受外力與所受外力F F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的這兩組同學(xué)得到的a aF F關(guān)系圖象分別如下圖甲、乙所示，關(guān)系圖象分別如下圖甲、乙所示，其原因分別是：其原因分別是：甲圖：甲圖：_；乙圖：乙圖：_。甲甲乙乙m過大過大(或或M過小過小)，造成，造成m不是遠(yuǎn)小于不是遠(yuǎn)小于M沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小例三、例三、(2012高考安徽卷高考安徽卷)圖甲為圖甲為“驗(yàn)證牛頓第二驗(yàn)證牛頓第二定律定律”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖砂和砂桶的總質(zhì)量為的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖砂和砂桶的總質(zhì)量為m，小車和砝碼的總質(zhì)量為小車和砝碼的總質(zhì)量為M.實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力實(shí)驗(yàn)中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮〉拇笮∽鳛榧?xì)線對小車?yán)Φ拇笮?1)(1)實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的實(shí)驗(yàn)中，為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板合外力，先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度，使細(xì)線與長木板平行接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是平行接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是 ( () )A A將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，給打點(diǎn)計時器通電，調(diào)節(jié)器的紙帶，給打點(diǎn)計時器通電，調(diào)節(jié)m m的大小，使小車在砂的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運(yùn)動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速和砂桶的牽引下運(yùn)動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動運(yùn)動B B將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計時器通穿過打點(diǎn)計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點(diǎn)計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動C C將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋啡ゼ垘б约吧昂蜕巴?，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運(yùn)動B(2)(2)實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行質(zhì)量m m和和M M的選取，以下最合理的一組的選取，以下最合理的一組是是 ( () )A AM M200 g200 g， m m10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 g10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 gB BM M200 g200 g， m m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gC CM M400 g400 g， m m10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 g10 g,15 g,20 g,25 g, 30 g, 40 gD DM M400 g400 g， m m20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 g20 g,40 g,60 g,80 g,100 g,120 gC(3)(3)圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，A A，B B，C C，D D，E E，F(xiàn) F，G G為為7 7個相鄰的計數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有四個相鄰的計數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出量出相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為個點(diǎn)未畫出量出相鄰的計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為s sABAB4.22 cm4.22 cm，s sBCBC4.65 cm4.65 cm，s sCDCD5.08 cm5.08 cm，s sDEDE5.49 cm5.49 cm，s sEFEF5.91 cm5.91 cm，s sFGFG6.34 cm.6.34 cm.已知打點(diǎn)計時器的工作頻已知打點(diǎn)計時器的工作頻率為率為50 Hz50 Hz，則小車的加速度，則小車的加速度a a_m/s_m/s2 2( (結(jié)果保留結(jié)果保留兩位有效數(shù)字兩位有效數(shù)字) )0.42例四、(2012舟山模擬)在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：該同學(xué)順利地完成了實(shí)驗(yàn)如圖是他在實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中相鄰兩計數(shù)點(diǎn)之間還有4個點(diǎn)未畫出來，交流電的頻率為50Hz，由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度a為_ m/s2.(結(jié)果取兩位有效數(shù)字)0.20 方案二：方案二：利用氣墊導(dǎo)軌來探究加速度利用氣墊導(dǎo)軌來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系與力、質(zhì)量的關(guān)系圖圖 2: 2: 光電門光電門 圖圖 2 :2 :滑塊和擋光片滑塊和擋光片 光電門光電門1 1光電門光電門2 2擋光板擋光板xX/t2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva120(1)(1)由甲圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離由甲圖中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離s，由，由乙圖中游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度乙圖中游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d d. . 該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時，該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時，將滑塊從甲圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出將滑塊從甲圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門遮光條通過光電門1 1的時間的時間tt1 1，遮光條通過光電門，遮光條通過光電門2 2的時間的時間tt2 2，則滑塊經(jīng)過光電門，則滑塊經(jīng)過光電門1 1時的瞬時速度的表達(dá)式時的瞬時速度的表達(dá)式v v1 1_，滑塊經(jīng)過光電門滑塊經(jīng)過光電門2 2時的瞬時速度的表達(dá)式時的瞬時速度的表達(dá)式v v2 2_，則滑塊的加，則滑塊的加速度的表達(dá)式速度的表達(dá)式a a_.(_.(以上表達(dá)式均用字母表示以上表達(dá)式均用字母表示) )例五、某實(shí)驗(yàn)小組利用如甲圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究當(dāng)合外例五、某實(shí)驗(yàn)小組利用如甲圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究當(dāng)合外力一定時，物體運(yùn)動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系力一定時，物體運(yùn)動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過改變滑塊質(zhì)量驗(yàn)小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了總共做了6組實(shí)驗(yàn)，得到組實(shí)驗(yàn)，得到如下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)如下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過分析表中數(shù)據(jù)后，據(jù)通過分析表中數(shù)據(jù)后，你得出的結(jié)論是你得出的結(jié)論是_.m/ga/(ms2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需通過圖象進(jìn)一現(xiàn)需通過圖象進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，請利用步驗(yàn)證你的結(jié)論，請利用表格數(shù)據(jù)，在圖中的坐標(biāo)表格數(shù)據(jù)，在圖中的坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出相應(yīng)圖象系中描點(diǎn)作出相應(yīng)圖象小車小車夾子方案三：方案三：課本上參考案例中的實(shí)驗(yàn)方案課本上參考案例中的實(shí)驗(yàn)方案由于兩小同時啟動、同時停止由于兩小同時啟動、同時停止, ,故運(yùn)動時間相同故運(yùn)動時間相同m一定時：一定時：F一定時：一定時： 只需驗(yàn)證：只需驗(yàn)證：2121FFxx1221mmxx2121FFaa（ ）1221mmaa（ ）m m光滑水平面光滑水平面F F例六、(09臺州)如圖所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的演示實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時間兩車的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有()A當(dāng)m1m2、F12F2時，x12x2B當(dāng)m1m2、F12F2時，x22x1C當(dāng)m12m2、F1F2時，x12x2D當(dāng)m12m2、F1F2時，x22x1ADAD