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1、高中物理课件实验：探究加速度与力、质量的关系返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回二、实验原理二、实验原理控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系。让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系。(1)(1)探究加速度与力的关系的基本思路：保持物体的质探究加速度与力的关系的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。度与力的关系。(2)(2)探究加速度与质量的关
2、系的基本思路：保持物体所探究加速度与质量的关系的基本思路：保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。分析加速度与质量的关系。返回返回返回返回(3)(3)实验方案：这个实验中需要测量的物理量有三个：实验方案：这个实验中需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量。质量用天平物体的加速度、物体所受的力、物体的质量。质量用天平测量，因此本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和测量，因此本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和物体所受的力。物体所受的力。怎样测量怎样测量(或比较或比较)物体
3、的加速度：物体的加速度：在运动物体上安装一条穿过打点计时器的纸带，根据在运动物体上安装一条穿过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。在这个实验中也可以测加纸带上打出的点来测量加速度。在这个实验中也可以测加速度与其他量之间的比例关系。测量不同情况下速度与其他量之间的比例关系。测量不同情况下(即不同即不同受力、不同质量时受力、不同质量时)物体加速度的比值就可以了。物体加速度的比值就可以了。返回返回返回返回返回返回返回返回怎样提供和测量物体所受的恒力：怎样提供和测量物体所受的恒力：设计的实验装置如图设计的实验装置如图4 42 21 1所示。所示。图图4 42 21 1返回返回返回返回a
4、a对此实验中力的理解：除了在真空中抛出或落下的对此实验中力的理解：除了在真空中抛出或落下的物体物体(仅受重力仅受重力)外，仅受一个力的物体几乎是不存在的。然外，仅受一个力的物体几乎是不存在的。然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中的力力的作用效果是相同的，因此，实验中的力F F的含义可以是的含义可以是物体所受的合力。物体所受的合力。b b平衡摩擦力：如图平衡摩擦力：如图4 42 21 1所示，纸带穿过打点计时所示，纸带穿过打点计时器。为了消除摩擦力对小车的影响，可将木板无滑轮的一端器。为了消除
5、摩擦力对小车的影响，可将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用小车的重力的分力来抵消它所受到的摩擦稍微垫高一些，用小车的重力的分力来抵消它所受到的摩擦力，直到小车不挂重物时能在木板上匀速运动为止。力，直到小车不挂重物时能在木板上匀速运动为止。返回返回返回返回当挂上重物时，只要重物的质量远小于小车的质量，当挂上重物时，只要重物的质量远小于小车的质量，那么我们可近似认为托盘和砝码所受的重力大小等于小那么我们可近似认为托盘和砝码所受的重力大小等于小车所受的合力的大小。增减盘中砝码的个数可改变小车车所受的合力的大小。增减盘中砝码的个数可改变小车所受到的合力。所受到的合力。返回返回返回返回返回返回返回返回 三
6、、实验器材三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平流电源、导线、天平(带有一套砝码带有一套砝码)、刻度尺。、刻度尺。返回返回返回返回 四、四、实验实验步步骤骤(1)用天平用天平测测出小出小车车和重物的和重物的质质量分量分别为别为M0、m0，并，并把数把数值记录值记录下来。下来。(2)按按图图422将将实验实验器材安装好器材安装好(小小车车上不系上不系绳绳)。图图422返回返回返回返回(3)平衡摩擦力，把木板无滑平衡摩擦力，把木板
7、无滑轮轮的一端下面的一端下面垫垫一薄一薄木板，反复移木板，反复移动动其位置，直到打点其位置，直到打点计时计时器正常工作后器正常工作后不挂重物的小不挂重物的小车车在斜面上做匀速直在斜面上做匀速直线线运运动为动为止止(纸带纸带上上相相邻邻点点间间距相等距相等)。(4)将重物通将重物通过细绳过细绳系在小系在小车车上，接通上，接通电电源放开小源放开小车车，用，用纸带记录纸带记录小小车车的运的运动动情况；取下情况；取下纸带纸带并在并在纸带纸带上上标标上号上号码码及此及此时时所挂重物的重力所挂重物的重力m0g。返回返回返回返回(5)保持小保持小车车的的质质量不量不变变，改，改变变所挂重物的重力，所挂重物的
8、重力，重复步重复步骤骤(4)，多做几次，多做几次实验实验，每次小，每次小车车从同一位置从同一位置释释放，并放，并记录记录好相好相应纸带应纸带及重物的重力及重物的重力m1g、m2g、返回返回返回返回(6)保持小保持小车车所受合外力不所受合外力不变变，在小，在小车车上加放砝上加放砝码码，并并测测出小出小车车与所放砝与所放砝码码的的总质总质量量M1，接通，接通电电源，放开源，放开小小车车用用纸带记录纸带记录小小车车的运的运动动情况，取下情况，取下纸带纸带并在并在纸带纸带上上标标上号上号码码。(7)继续继续在小在小车车上加放砝上加放砝码码，重复步，重复步骤骤(6)，多做，多做几次几次实验实验，在每次得
9、到的，在每次得到的纸带纸带上上标标上号上号码码。返回返回返回返回五、数据五、数据处处理理(1)在每条在每条纸带纸带上上选选取一段比取一段比较较理想的部分，理想的部分，计计算算出加速度出加速度a。(2)当小当小车质车质量量M不不变时变时，将每次，将每次测测出的小出的小车车受到受到的合外力的合外力F和相和相应应的加速度的加速度a的的值值填入下表。填入下表。返回返回返回返回实验实验次数次数n小小车车受力受力F/N加速度加速度a/(ms2)12345表表1：M不不变变，加速度，加速度a与受力的关系与受力的关系返回返回返回返回(3)当小当小车车所受合外力不所受合外力不变时变时，将每次，将每次测测量的小量
10、的小车车质质量量M和加速度和加速度a的的值值填入下表。填入下表。表表2：F不不变变，加速度与，加速度与质质量的关系量的关系实验实验次数次数n小小车质车质量量M/kg加速度加速度a/(ms2)12345返回返回返回返回图图423(5)分析分析(a)、(b)、(c)三个三个图图像，得出像，得出结论结论。返回返回返回返回六、注意事六、注意事项项(1)平衡摩擦力平衡摩擦力时时不要挂重物，整个不要挂重物，整个实验实验平衡了摩擦力平衡了摩擦力后，不管以后是改后，不管以后是改变盘变盘和砝和砝码码的的质质量量还还是改是改变变小小车车及砝及砝码码的的质质量，都不需要重新平衡摩擦力。量，都不需要重新平衡摩擦力。(
11、2)实验实验中必中必须满须满足小足小车车和砝和砝码码的的总质总质量量远远大于小大于小盘盘和和砝砝码码的的总质总质量。量。(3)每次每次释释放小放小车时车时，小，小车应车应靠近打点靠近打点计时计时器并且先接器并且先接通通电电源再放小源再放小车车，当小，当小车车靠近滑靠近滑轮时轮时用手按住小用手按住小车车。返回返回返回返回(4)各各纸带纸带上的加速度上的加速度a，都，都应应是是该纸带该纸带上的平均上的平均加速度。加速度。(5)作作图图像像时时，要使尽可能多的点在所作直，要使尽可能多的点在所作直线线上，上，不在直不在直线线上的点上的点应应尽可能尽可能对对称分布在所作直称分布在所作直线线两两侧侧。离直
12、离直线较远线较远的点是的点是错误错误数据，可舍去不予考数据，可舍去不予考虑虑。返回返回返回返回 七、误差分析七、误差分析(1)(1)在实验中，我们认为钩码的重力就等于小车所在实验中，我们认为钩码的重力就等于小车所受的合力。但这是有误差的，只有在小车质量比较大，受的合力。但这是有误差的，只有在小车质量比较大，钩码重力比较小，且长木板合理倾斜的情况下，实验结钩码重力比较小，且长木板合理倾斜的情况下，实验结果才比较理想。果才比较理想。(2)(2)质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。过多次测量取平均值的方法来减小误差。(3
13、)(3)平衡摩擦力不准而造成误差。平衡摩擦力不准而造成误差。(4)(4)描点作图时存在误差。描点作图时存在误差。返回返回返回返回八、它案八、它案设计设计用气用气垫导轨垫导轨探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系(1)实验设计实验设计：让让滑滑块块在砝在砝码码拉力的作用下做加速运拉力的作用下做加速运动动，记录记录下滑下滑块块通通过过光光电门电门的速度、砝的速度、砝码码的的质质量、两光量、两光电门间电门间的距离。的距离。保持滑保持滑块质块质量不量不变变，通，通过过增加增加(或减少或减少)砝砝码码的的数量来改数量来改变变拉力的大小。重复拉力的大小。重复实验实验3次。次。返回返回返回返回
14、返回返回返回返回(3)数据的分析：数据的分析：设计实验设计实验表格，将滑表格，将滑块质块质量不量不变时变时的的实验实验数据数据记记入表格并入表格并进进行分析。行分析。滑滑块质块质量量M_kg返回返回返回返回砝砝码码的的质质量量m/kg滑滑块块所所受拉力受拉力大小的大小的近似近似值值F/N滑滑块块通通过过光光电门电门1的速度的速度v1/(ms1)滑滑块块通通过过光光电门电门2的速度的速度v2/(ms1)两光两光电电门间门间的的距离距离x/m滑滑块块加速度加速度的的计计算算值值a/(ms2)返回返回返回返回返回返回返回返回我我们认为们认为砝砝码码的重力等于滑的重力等于滑块块所受到的所受到的拉力，但
15、拉力，但这这是有条件的，即滑是有条件的，即滑块块的的质质量比砝量比砝码码的的质质量大得多，滑量大得多，滑块块的加速度不能太大。的加速度不能太大。返回返回返回返回返回返回返回返回例例1下面是下面是“探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系”实验实验步步骤骤：用天平用天平测测出小出小车质车质量量M和小和小盘质盘质量量m安装好打点安装好打点计时计时器，在小器，在小车车上装好上装好纸带纸带调调整整长长木板的木板的倾倾斜程度斜程度在小在小盘盘中加入适量的砝中加入适量的砝码码m1保持小保持小车质车质量一定量一定时时，探究加速度与力的关系，探究加速度与力的关系保持小保持小车车所受拉力一定所受拉力
16、一定时时，探究加速度与，探究加速度与质质量的关系量的关系返回返回返回返回(1)步步骤骤的目的是的目的是_。(2)步步骤骤中，要求小中，要求小盘盘和砝和砝码总质码总质量量(mm1)_小小车质车质量量M。(3)步步骤骤和和，表明，表明该实验该实验采用的科学方法采用的科学方法是是_。返回返回返回返回解析解析(1)步步骤骤是是为为了平衡掉小了平衡掉小车车与木板、与木板、纸带纸带与与打点打点计时计时器器间间的摩擦力，使小的摩擦力，使小车车所受的合力等于小所受的合力等于小盘盘和砝和砝码码的重力。的重力。(2)步步骤骤中，要求小中，要求小盘盘和砝和砝码总质码总质量量(mm1)远远小于小于小小车车的的质质量量
17、M。(3)该实验该实验采用的是控制采用的是控制变变量法。量法。答案答案(1)平衡摩擦力平衡摩擦力(2)远远小于小于(3)控制控制变变量法量法返回返回返回返回图图 424例例2在在“探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系”的的实验实验中，采用中，采用图图424所示的装置。所示的装置。(1)本本实验应实验应用的用的实验实验方法方法是是_。A控制控制变变量法量法B假假设设法法C理想理想实验实验法法返回返回返回返回返回返回返回返回(3)某同学某同学测测得小得小车车的加速度的加速度a和拉力和拉力F的数据如的数据如表所示：表所示：(小小车质车质量保持不量保持不变变)F/N0.20 0.30
18、0.40 0.50 0.60a/(ms2)0.10 0.20 0.28 0.40 0.52返回返回返回返回根据表中的数据在坐根据表中的数据在坐标图标图425上作出上作出aF图图像。像。图图 425图线图线不不过过原点的原因可能是原点的原因可能是_。返回返回返回返回返回返回返回返回(3)作出的作出的aF图图像如像如图图所示。所示。返回返回返回返回由由aF图图像可知，当力像可知，当力F0.1 N时时，小，小车车没有没有动动，说说明此明此时时小小车车所受的摩擦力没有完全平衡掉。所受的摩擦力没有完全平衡掉。答案答案(1)A(2)CD(3)图见图见解析解析未平衡摩擦力或平衡摩擦力不未平衡摩擦力或平衡摩擦
19、力不够够返回返回返回返回例例3在在“探究加速度与物体探究加速度与物体质质量、物体受力的量、物体受力的关系关系”实验实验中，某小中，某小组设计组设计了如了如图图426所示的所示的实验实验装置。装置。图图 426返回返回返回返回(1)由于滑由于滑块块M与与轨轨道道间间有气有气垫垫，所以，所以M受到的阻受到的阻力极小，可以忽略不力极小，可以忽略不计计。实验实验前需要前需要调调整气整气垫导轨垫导轨底底座使之水平，利用座使之水平，利用现现有器材如何判断有器材如何判断导轨导轨是否水平？是否水平？(2)为为了使了使钩码钩码所受的重力等于使滑所受的重力等于使滑块块做匀加速运做匀加速运动动的力，要求所挂的力，要
20、求所挂钩码钩码的的质质量量m与滑与滑块块的的质质量量M应满应满足什么关系？足什么关系？返回返回返回返回(3)实验实验中中获获得的数据如下表所示：得的数据如下表所示：m0.004 kgF0.039 2 Nx0.500 m返回返回返回返回试试根据表中所根据表中所给给的数据，在如的数据，在如图图427所示的所示的坐坐标标系中先系中先标标出各坐出各坐标轴标轴所表示的合适的物理量及所表示的合适的物理量及标标度，然后作出相关度，然后作出相关图图像。像。图图 427进进而完成探究在相同力的作用下，物体的加速度与而完成探究在相同力的作用下，物体的加速度与滑滑块质块质量的关系。量的关系。返回返回返回返回返回返回返回返回结论结论：在保持物体所受的合外力不：在保持物体所受的合外力不变变的情况的情况下，物体的加速度跟下，物体的加速度跟质质量成反比。量成反比。答案答案见见解析解析返回返回返回返回点点点点 击击击击 下下下下 图图图图 进进进进 入入入入此此课件下件下载可自行可自行编辑修改，修改，仅供参考！供参考！感感谢您的支持，我您的支持，我们努力做得更好！努力做得更好！谢谢!