2016_2017学年高中物理专题4.2实验探究加速度与力、质量的关系41张PPT（打包5套）新人教版必修1

4.2 实验 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.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a－F、a－图象. 3.通过实验探究加速度与力、质量的定量关系． 【自主学习】 一、实验器材 小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、 、纸带、 、 。 二、实验原理 实验的基本思想———控制变量法 1．保持研究对象即小车的 不变，改变小桶内砂的质量，即改变 ，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力． 2．保持小桶中砂的质量不变，即保持 不变，改变研究对象的 ，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量． 三、实验方案的设计 1．三个物理量的测量方法———近似法 本实验的研究对象：放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动．(装置如图所示)． (1)小车质量的测量 利用 测出，在小车上 砝码可改变小车的质量． (2)拉力的测量 当小桶和砂的质量 小车的质量时，可以认为小桶和砂的重力近似等于对小车的拉力，即F≈mg. (3)加速度的测量：逐差法． 2．实验数据的处理方法———图象法、“化曲为直”法 (1)研究加速度a和力F的关系 以加速度a为纵坐标，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图所示，若图象是一条 ，就能说明a与F成正比． (2)研究加速度a与物体质量m的关系图 如图甲所示，因为a－m图象是曲线，检查a－m图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难．若a和m成反比，则a与必成 ．我们采取“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，以为横坐标，作出a－图象，若a－图象是一条直线，如图乙所示，说明a与成 ，即a与m成 ． 四、实验步骤 1．用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来． 2．按图4所示的装置把实验器材安装好． 3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，多次移动木块位置，直到轻推小车，使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止． 4．在小桶里放入适量的砂，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m，并记录下来．接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带． 5．保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤4再做5次实验． 6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格的相应位置. 次数 1 2 3 4 5 6 小车加速度a/(m·s－2) 砂和小桶的质量m/kg 拉力F/N 7.用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出小车运动的a－F图象，从而得出a－F的关系． 8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，并设计表格如下．根据实验结果画出小车运动的a－图象，从而得出a－M的关系. 次数 1 2 3 4 5 6 小车加速度a/(m·s－2) 小车质量M/kg /kg－1 9.整理实验器材，结束实验． 五、注意事项 1．实验中应先接通电源后释放小车． 2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡． 3．改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶(包括砂)的质量远小于小车的质量． 4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去． 1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法： (1)实验环境的等效法：_____； (2)实验条件设计的科学方法：_____； (3)实验原理的简化：_____，即当小车质量M车 m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g； (4)实验数据处理的科学方法：_____； (5)由a ... ...