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课件网) 第四章 · 牛顿运动定律 2 实验：探究加速度与力、质量的关系 1 会用控制变量法研究物理规律 2 能够通过实验探究加速度与力、质量的关系 3 掌握利用图象处理实验数据的方法 力 是 使 物 体 运 动 状 态 改 变 的 原 因 力 是 使 物 体 速 度 改 变 的 原 因 力 是 使 物 体 产 生 加 速 度 的 原 因 回顾加速度的基本定义 猜想决定加速度的因素 一、实验原理： 1．探究方法———控制变量法 (1)控制小车的质量M不变，研究加速度与合外力的关系a∝F合。 (2)控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M， 研究加速度与质量的关系a∝M-1。 2．要测量的物理量 (1)小车与其上砝码的总质量M———用天平测出。 (2)小车受的拉力F———用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出。 (3)小车的加速度a———通过打点计时器打出的纸带测算出。 二、实验器材 砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺。 三、实验数据的记录 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1 2 3 4 5 表格1：物体的质量一定，加速度与受力的关系 表格2：物体受到的外力一定，加速度与质量的关系 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车及砝码总重量的倒数M-1 1 2 3 4 5 四、数据处理 1．分析加速度和力的关系 依据表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出a－F关系图象，由此得出结论：质量不变时，加速度与力成正比。 3．实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比， 与物体的质量成反比。 2．分析加速度和质量的关系 依据表格2，以加速度a为纵坐标，以小车及砝码的总质量M的倒数为 横坐标作出a－关系图象，据图象可以得出结论：受力一定时， 加速度与质量成反比。 五、实验前应注意的问题 1、平衡摩擦力 平衡摩擦力时不需挂上重物，且只要垫高度合适 不需重复平衡 2、小车质量应远大于砝码的质量 为保证小车拉力近似等于砝码重力，需满足这个条件。 实际实验时几十倍即可。 平衡摩擦力 探 究 加 速 度 与 力 、 质 量 的 关 系 猜想 与力成正比 与质量成反比 设计实验 进行实验 控制变量法 打点计时器的使用 平衡摩擦力 小车质量远大于砝码质量《实验：探究加速度与力、质量的关系》 牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫。教材中实验的基本思路是采用控制变量法。即在保证质量或外力不变的基础上去探究加速度与力和质量的关系。 本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。 （1）测量加速度的方案：采用较多的方案是使用打点计时器，因第二章使用过，学生自然会想到用该器材测加速度。根据连续相等的时间T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。条件许可也可以采用气垫导轨和光电门。也可由求加速度a。 （2）提供并且测量物体所受的外力的方案：由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且要测量这个外力。但测力有一定困难，还需平衡摩擦，教材的参考案例提供的外力比较容易测量。 对实验结果的分析是本实验的关键。如果根据实验数据描出的a-F图象和a-1/m图象都非常接近一条通过原点的直线，也只能说我们的实验结果是“在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；在外力不变的条件下，加速度与质量成反比。”这一结果决不能说找出了定律，一个定律的发现不可能是几次实验就能得出的。 【知识与技能】 1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。 2.理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数 ... ...
