《實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》上課用1

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1、探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 發(fā) 生 變 化 ， 即 產(chǎn) 生 加 速 度 。 加 速 度 的 大 小 可 能 與 哪 些 因 素 有 關(guān) 呢 ？ “ 力 ” 是 促 使 物 體 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 改 變 的 原 因 ，力 似 乎 “ 促 使 ” 加 速 度 的 產(chǎn) 生 ； 質(zhì) 量 是 物 體 慣 性 的 量 度 ， 而 慣 性 是 保 持 運(yùn)動(dòng) 狀 態(tài) 不 變 的 性 質(zhì) ， 所 以 質(zhì) 量 似 乎 “ 阻 礙 ”加 速 度 的 產(chǎn) 生 。 知 識(shí) 回 顧a可 能 與 F、 m有 關(guān) 系 。 猜 想 ：比 較 小 汽 車 和 火 車 :小 汽 車 ： 質(zhì) 量 小 、 慣

2、 性 小起 動(dòng) 時(shí) 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 相 對(duì) 易 改 變火 車 ： 質(zhì) 量 大 ， 慣 性 大 ， 動(dòng) 力 大 、起 動(dòng) 時(shí) 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 相 對(duì) 難 改 變a、 F、 m三 者 的 關(guān) 系 ！ ？ （ 1） 研 究 方 法 ： 控 制 變 量 法“a”與 “ F”、 “ m” 二 個(gè) 物 理 量 均 有 關(guān) 系 ， 應(yīng) 該 從 何 處 入 手 呢 ？所 以 本 次 的 探 究 思 路 自 然 而 然 地 確 定 為 兩 個(gè) 方 面 ：一 是 探 究 質(zhì) 量 一 定 時(shí) ， 加 速 度 與 受 力 的 關(guān) 系 ；二 是 探 究 受 力 一 定 時(shí) ， 加 速 度 與 質(zhì) 量 的 關(guān) 系 。最

3、后 綜 合 得 出 三 者 的 關(guān) 系 ?？?制 變 量 法在 初 中 階 段 我 們 研 究 “ 歐 姆 定 律 ” 、 “ 導(dǎo) 體 電 阻 的 影 響 因 素 ”時(shí) 都 接 觸 到 一 種 方 法 a、 F、 m三 者 的 關(guān) 系 ！ ？ 控 制 變 量 法 m一 定 aF F一 定 am （ 一 ） 實(shí) 驗(yàn) 探 究 ：1、 實(shí) 驗(yàn) 方 法 ：2、 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 分 析 方 法 ： 畫 出 a-F和 a-1/m的 圖 像 方 案 一 ： 問 題 4、 繩 子 的 拉 力 等 于 鉤 碼 的 重 量 嗎 ？ 為 什 么 ？ 不 等 于 ！ 因 為 鉤 碼 向 下 加 速 ， 所 以 繩子

4、的 拉 力 小 于 鉤 碼 的 重 力 。 問 題 5、 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 ？ 當(dāng) 砝 碼 質(zhì) 量 比 小 車 質(zhì) 量 小 得 多 時(shí) ， 繩 子 的 拉力 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 。 實(shí) 驗(yàn) 過 程3（ 1） 用 天 平 測(cè) 出 小 車 和 小 盤 的 質(zhì) 量 M 和 m，并 把 數(shù) 據(jù) 記 錄 下 來 (要 求 ： M m)（ 2） 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

5、 盤 的 細(xì) 繩 系 在 小 車 上（ 3） 平 衡 摩 擦 力（ 4） 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（ 5） 保 持 小 車 質(zhì) 量 不 變 ， 在 小 盤 內(nèi) 放 入 質(zhì) 量為 m 1的 小 物 體 ， 重 復(fù) 上 述 實(shí) 驗(yàn)（ 6） 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 (小 車 與 車 內(nèi) 砝 碼 的 總 質(zhì) 量 )的 小 車 在相 同 力 作 用 下 產(chǎn) 生 的 加 速 度 填 在 下 表 中 ：實(shí) 驗(yàn)

6、次 數(shù) 加 速 度 a/(ms 2) 小 車 的 總 質(zhì) 量 m/kg1234 由 以 上 數(shù) 據(jù) 畫 出 它 的 a m圖 象 及 a 圖 象 ， 如 圖實(shí) 4 3 甲 、 乙 所 示 圖 實(shí) 4 3通 過 a m和 a 關(guān) 系 圖 象 ， 我 們 可 以 得 出 小 車 的 加 速度 a與 質(zhì) 量 m成 反 比 ， 與 質(zhì) 量 的 倒 數(shù) 成 正 比 4、 注 意 事 項(xiàng) ：1） 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 等 于 砝 碼 的 質(zhì) 量2） 要 將 長(zhǎng) 木 板 的 一 端 適 當(dāng) 墊 高 ， 用 小 車 的

7、 重 力 的分 力 將 摩 擦 力 平 衡 掉 。 在 平 衡 摩 擦 力 時(shí) ， 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 力 ， 并 要 讓 小 車 拖 著 打 點(diǎn) 的 紙 帶 運(yùn) 動(dòng) 3） 每 次 開 始 時(shí) 小 車 應(yīng) 盡 量 靠 近 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 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 按 住 小 車4） 作 圖 象 時(shí) ， 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(duì) 稱 分 布 在 所 作 直 線

8、兩側(cè) 方 案 二 ： 利 用 氣 墊 導(dǎo) 軌 來 探 究 加 速 度與 力 、 質(zhì) 量 的 關(guān) 系 圖 2 :滑 塊 和 擋 光 片 圖 3: 光 電 門 光 電 門 1 光 電 門 2擋 光 板 x X/t 2 22 20 2 1( ) ( )2 2x xv v t ta x x t txt xtvva 120 小 車小 車 夾 子方 案 三 ： 課 本 上 參 考 案 例 中 的 實(shí) 驗(yàn) 方 案由 于 兩 小 同 時(shí) 啟 動(dòng) 、 同 時(shí) 停 止 ,故 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 間 相 同 m一 定 時(shí) ：F一 定 時(shí) ： 只 需 驗(yàn) 證 ： 2121 FFxx 1221 mmxx 2121 FFaa （

9、 ）1221 mmaa （ ）m 光 滑 水 平 面F 1 某 學(xué) 生 做 “ 探 究 加 速 度 與 力 、 質(zhì) 量 的 關(guān) 系 ”的 實(shí) 驗(yàn) 在 平 衡 摩 擦 力 時(shí) ， 把 長(zhǎng) 木 板 的 一 端 墊 得 過 高 ，使 得 傾 角 偏 大 他 所 得 到 的 a F關(guān) 系 可 用 下 列 哪 個(gè)圖 線 表 示 (圖 中 a是 小 車 的 加 速 度 ， F是 細(xì) 線 作 用 于小 車 的 拉 力 )( )練 習(xí) ： 2 在 本 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 在 研 究 加 速 度 a與 小 車 的 質(zhì) 量 M的關(guān) 系 時(shí) ， 由 于 沒 有 注 意 始 終 滿 足 M m的 條 件 ， 結(jié) 果 得到

10、 的 圖 象 應(yīng) 下 是 圖 中 的 ( ) 3 在 “ 探 究 加 速 度 與 力 、 質(zhì) 量 的 關(guān) 系 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ，某 同 學(xué) 選 用 的 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 如 圖 所 示 (1)在 水 平 實(shí) 驗(yàn) 桌 上 放 置 一 端 有 定 滑 輪 的 長(zhǎng) 木 板 ，將 不 帶 定 滑 輪 的 一 端 適 當(dāng) 墊 起 的 目 的 是 _.(2)請(qǐng) 指 出 這 位 同 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 中 的 三 處 錯(cuò) 誤 ：A _ _； B _；C _。 4 、 在 “ 探 究 加 速 度 與 力 、 質(zhì) 量 的 關(guān) 系 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 按 實(shí) 驗(yàn) 要 求安 裝 好 器 材 后 ， 應(yīng) 按 一

11、 定 步 驟 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) ， 下 述 操 作 步 驟 的 安 排 順序 不 盡 合 理 ， 請(qǐng) 將 合 理 的 順 序 填 寫 在 下 面 的 橫 線 上 ： _(填字 母 代 號(hào) )A 保 持 重 物 的 質(zhì) 量 不 變 ， 在 小 車 里 加 砝 碼 ， 測(cè) 出 加 速 度 ， 重 復(fù)幾 次B 保 持 小 車 質(zhì) 量 不 變 ， 改 變 重 物 的 質(zhì) 量 ， 測(cè) 出 加 速 度 ， 重 復(fù) 幾次C 用 天 平 測(cè) 出 小 車 和 重 物 的 質(zhì) 量D 平 衡 摩 擦 力 ， 使 小 車 近 似 做 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng)E 掛 上 重 物 ， 放 進(jìn) 砝 碼 ， 接 通 打 點(diǎn) 計(jì)

12、時(shí) 器 的 電 源 ， 放 開 小 車 ，在 紙 帶 上 打 下 一 系 列 的 點(diǎn) F 根 據(jù) 測(cè) 量 的 數(shù) 據(jù) ， 分 別 畫 出 a F和 a 圖 線1mDCEABF或 DCEBAF. (2009 江 蘇 高 考 )“ 探 究 加 速 度 與 物 體 質(zhì) 量 、 物 體受 力 的 關(guān) 系 ” 的 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 如 圖 實(shí) 4 4甲 所 示 圖 實(shí) 4 44、 (1 )在 平 衡 小 車 與 桌 面 之 間 摩 擦 力 的 過 程 中 ， 打 出 了 一 條 紙帶 如 圖 乙 所 示 計(jì) 時(shí) 器 打 點(diǎn) 的 時(shí) 間 間 隔 為 0 .0 2 s 從 比 較 清晰 的 點(diǎn) 起 ， 每 5

13、 個(gè) 點(diǎn) 取 一 個(gè) 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) ， 量 出 相 鄰 計(jì) 數(shù) 點(diǎn) 之 間 的距 離 該 小 車 的 加 速 度 a _m/s2 .(結(jié) 果 保 留 兩 位 有效 數(shù) 字 )(2 )平 衡 摩 擦 力 后 ， 將 5 個(gè) 相 同 的 砝 碼 都 放 在 小 車 上 掛 上 砝碼 盤 ， 然 后 每 次 從 小 車 上 取 一 個(gè) 砝 碼 添 加 到 砝 碼 盤 中 ， 測(cè)量 小 車 的 加 速 度 小 車 的 加 速 度 a與 砝 碼 盤 中 砝 碼 總 重 力 F的實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 如 下 表 ： 砝 碼 盤 中 砝 碼總 重 力 F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.9

14、80加 速 度 a(ms 2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70 請(qǐng) 根 據(jù) 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 作 出 a F的 關(guān) 系 圖 象 圖 實(shí) 4 5(3 )根 據(jù) 提 供 的 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 作 出 的 a F圖 線 不 通 過 原 點(diǎn) 請(qǐng) 說 明 主 要 原 因 解 析 (1 )a m/s2 0 .1 6 m/s2 或 a m/s2 0 .1 5 m/s2 .(2 )如 圖 實(shí) 4 6 所 示 圖 實(shí) 4 6 (3 )小 車 、 砝 碼 盤 和 砝 碼 組 成 的 系 統(tǒng) 所 受 合 外 力 為 砝 碼 盤 和砝 碼 的 總 重 力 ， 而 表 中 數(shù) 據(jù) 漏 計(jì) 了 砝 碼 盤

15、的 重 力 ， 導(dǎo) 致 合力 F的 測(cè) 量 值 小 于 真 實(shí) 值 ， a F圖 線 不 過 原 點(diǎn) 答 案 (1 )0 .1 6 (0 .1 5 也 算 對(duì) ) (2 )見 解 析 (3 )未 計(jì) 入 砝 碼 盤 的 重 力 7.(2009年 臺(tái) 州 模 擬 )如 圖 3 4 10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(gè)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(shí)間 兩 車 的 位 移 分 別 為

16、x1、 x2， 則 在 實(shí) 驗(yàn) 誤 差 允 許 的范 圍 內(nèi) ， 有 ( )A 當(dāng) m1 m2、 F1 2F2時(shí) ， x1 2x2B 當(dāng) m1 m2、 F1 2F2時(shí) ， x2 2x1C 當(dāng) m1 2m2、 F1 F2時(shí) ， x1 2x2D 當(dāng) m1 2m2、 F1 F2時(shí) ， x2 2x1 8.如 圖 所 示 的 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 可 以 探 究 加 速 度 與 力 、 質(zhì) 量 的 關(guān)系 ， 小 車 上 固 定 一 個(gè) 盒 子 ， 盒 子 內(nèi) 盛 有 沙 子 沙 桶 的總 質(zhì) 量 (包 括 桶 以 及 桶 內(nèi) 沙 子 質(zhì) 量 )記 為 m， 小 車 的 總 質(zhì)量 (包 括 車 、 盒 子 及

17、盒 內(nèi) 沙 子 質(zhì) 量 )記 為 M.(1)驗(yàn) 證 在 質(zhì) 量 不 變 的 情 況 下 ， 加 速 度 與 合 外 力 成 正 比 ：從 盒 子 中 取 出 一 些 沙 子 ， 裝 入 沙 桶 中 ， 稱 量 并 記 錄 沙桶 的 總 重 力 mg， 將 該 力 視 為 合 外 力 F， 對(duì) 應(yīng) 的 加 速 度 a則 從 打 下 的 紙 帶 中 計(jì) 算 得 出 多 次 改 變 合 外 力 F的 大 小 ，每 次 都 會(huì) 得 到 一 個(gè) 相 應(yīng) 的 加 速 度 本 次 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 桶 內(nèi)的 沙 子 取 自 小 車 中 ， 故 系 統(tǒng) 的 總 質(zhì) 量 不 變 以 合 外 力 F為 橫 軸 ，

18、以 加 速 度 a為 縱 軸 ， 畫 出 a F圖 象 ， 圖 象 是 一條 過 原 點(diǎn) 的 直 線 a F圖 象 斜 率 的 物 理 意 義 是 _ 你 認(rèn) 為 把 沙 桶 的 總 重 力 mg當(dāng) 作 合 外 力 F是 否 合 理 ？答 ： _.(填 “ 合 理 ” 或 “ 不 合 理 ” ) 本 次 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 是 否 應(yīng) 該 滿 足 M m這 樣 的 條 件 ？答 ： _(填 “ 是 ” 或 “ 否 ” )； 理 由 是_(2)驗(yàn) 證 在 合 外 力 不 變 的 情 況 下 ， 加 速 度 與 質(zhì) 量 成 反 比 ： 保 持 桶 內(nèi)沙 子 質(zhì) 量 m不 變 ， 在 盒 子 內(nèi) 添 加 或 去 掉 一 些 沙 子 ， 驗(yàn) 證 加 速 度 與質(zhì) 量 的 關(guān) 系 本 次 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 桶 內(nèi) 的 沙 子 總 質(zhì) 量 不 變 ， 故 系 統(tǒng) 所 受的 合 外 力 不 變 用 圖 象 法 處 理 數(shù) 據(jù) 時(shí) ， 以 加 速 度 a為 縱 橫 ， 應(yīng) 該 以 _倒數(shù) 為 橫 軸