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第四章 运动和力的关系
第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系
【新课引入】
物体运动状态发生改变
速度发生了改变
产生了加速度
与力和质量有关
是否有关？
加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？
探究加速度与力、质量的关系实验
1．实验猜想
对同一物体，人施加的推力越大，物体的加速度越大
猜想：对于质量一定的物体，受力越大，它获得的加速度越大。
经验一：
施加相同的力，被推物体 质量越小，加速度越大
猜想：同样的力，施加在不同质量的物体，质量越小的物体获得的加速度上越大
经验二：
（1）探究方法：
（2）基本思路

探究加速度与力的关系

保持质量m不变，改变力F，分析a和力的关系
探究加速度与质量的关系

保持力F不变，改变质量m，分析a和F的关系
实验中需要测量哪些物理量？用什么测量工具，如何进行测量？
探究加速度与力、质量的关系实验
2．实验思路
控制变量法
可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。
实验装置
（1）质量-----天平测量
探究加速度与力、质量的关系实验
3．物理量的测量
3．物理量的测量
探究加速度与力、质量的关系实验
（2）加速度
方法一：小车做初速度为0的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移x，用秒表测量时间t，然后由公式 a=???????????????? 可计算出加速度a。
?
方法二：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度（参考第一章的实验方法）。
3．物理量的测量
探究加速度与力、质量的关系实验
（2）加速度
方法三：利用比值法。由 a=???????????????? 测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1，x2，位移之比就是加速度之比
?
3．物理量的测量
探究加速度与力、质量的关系实验
（2）加速度
实验装置
（3）合力
探究加速度与力、质量的关系实验
对于小车来说，受到几个力的作用？如何消除沿板方向摩擦力的影响呢？
3．物理量的测量
G
FN
F
f
平衡摩擦力：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。
Gcosθ
Gsinθ
G
θ
θ
FN
Ff
（3）合力
探究加速度与力、质量的关系实验
平衡摩擦力做法：把木板远离定滑轮的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动
平衡摩擦力后，小车所受绳的拉力即为小车所受到的合外力，测出槽码的总重力，它近等于小车运动时所收到的合外力。
近似条件：槽码的质量远小于小车的质量
探究加速度与力、质量的关系实验
（1）用天平测出小车的质量。
（2）安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。
探究加速度与力、质量的关系实验
4．实验步骤
（3）控制小车质量不变，用细线将槽码与小车相连，打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。
探究加速度与力、质量的关系实验
4．实验步骤
（4）改变槽码质量，多测几组数据。
（5）控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
（6）设计表格，记录实验数据。
如何更直观地处理数据？
保持m小车不变，研究a与F的关系：
5．数据处理
探究加速度与力、质量的关系实验
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}拉力F
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
加速度a
0.146
0.302
0.428
0.592
0.751
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
保持m小车不变，研究a与F的关系：
5．数据处理
结论：保持m不变，a与F合成正比
保持F不变，研究a与m小车的关系。
探究加速度与力、质量的关系实验
5．数据处理
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}质量m
0.400
0.500
0.750
1.000
1.200
加速度a
0.861
0.692
0.470
0.352
0.290
M / kg
a/ms -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
怎样化曲线为直线？
保持F不变，研究a与m小车的关系。
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
/kg -1
m
1
5．数据处理
探究加速度与力、质量的关系实验
结论：保持F合不变，a与m成反比
在误差允许的范围内，加速度与力成正比，与质量成反比。即：
6．实验结论
探究加速度与力、质量的关系实验
探究加速度与力、质量的关系实验
7．注意事项
（1）平衡摩擦力：把木板远离定滑轮的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。
（2）只需平衡一次摩擦力。
（3）槽码的质量远远小于小车的质量。
探究加速度与力、质量的关系实验
7．注意事项
（4）一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车。
（5）做图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。
（6）作图时两轴标度比例要选择适当，各量需采用国际单位。
（1）在实验中，我们认为槽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，槽码质量比较小且长木板合理倾斜的情况下，实验结果才比较理想。
（2）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。
（3）平衡摩擦力不准确而造成误差。
（4）描点作图时存在误差。
探究加速度与力、质量的关系实验
8．误差分析

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