《實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系》運動和力的關系PPT
第一部分內(nèi)容：實驗基礎
實驗目的
1．學會用“控制變量法”探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系。
2．學會用圖像法研究加速度與質(zhì)量、加速度與力之間的關系。
3．學會“化曲為直”法研究變量間的關系。
實驗原理
1．實驗思路：控制變量法
(1)保持研究對象即小車的質(zhì)量不變，通過改變懸掛槽碼的個數(shù)改變小車所受的拉力，測出小車的對應加速度，驗證加速度是否與作用力成正比。
(2)保持懸掛槽碼的個數(shù)不變，即保持作用力不變，改變研究對象即小車的質(zhì)量，測出小車的對應加速度，驗證加速度是否與質(zhì)量成反比。
2．方案設計
(1)三個物理量的測量
①小車質(zhì)量的測量：利用天平測出，在小車上增減砝碼可改變小車的質(zhì)量。
②拉力的測量：當懸掛的槽碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的情況下，可以認為槽碼的重力近似等于小車所受的拉力(合外力)。
③加速度的測量：由紙帶根據(jù)公式Δx＝aT2，結(jié)合逐差法計算出小車的加速度。
(2)實驗數(shù)據(jù)的處理——圖像法、“化曲為直”法
①研究加速度a和力F的關系
以加速度a為縱坐標，力F為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖像，如圖甲所示。若圖像是一條通過原點的直線，則說明a與F成正比。
②研究加速度a與質(zhì)量m的關系
如圖乙所示，因為am圖像是曲線，檢查am圖像是否是雙曲線，就能判斷它們之間是否存在反比例關系，但檢查這條曲線是否是雙曲線，直接判斷有困難。若a和m成反比，則a與1m必成正比。我們采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標，以1m為橫坐標，作出a1m圖像，若a1m 圖像是一條過原點的直線，說明a與1m成正比，即a與m成反比。
誤差分析
1．系統(tǒng)誤差
本實驗用槽碼的重力mg代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于槽碼的重力。槽碼的質(zhì)量越接近于小車的質(zhì)量，誤差越大；反之，槽碼的質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，由此引起的誤差就越小。因此，滿足槽碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量的目的就是為了減小因?qū)嶒炘聿煌晟贫鸬恼`差。
2．偶然誤差
摩擦力平衡不準確、質(zhì)量測量不準確、計數(shù)點間距測量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差。
注意事項
1．打點前小車應靠近打點計時器且應先接通電源后釋放小車。
2．在平衡摩擦力時，不需要懸掛槽碼，但小車應連接紙帶且接通電源。用手輕輕地給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。
3．改變懸掛槽碼的個數(shù)的過程中，要始終保證槽碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。
4．作圖時應使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能的對稱分布在直線的兩側(cè)，但若遇到個別偏離較遠的點可舍去。
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實驗探究加速度與力質(zhì)量的關系PPT，第二部分內(nèi)容：實驗考點
考點一 實驗原理與操作
[典例1]在研究作用力F一定時，小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量M的關系的實驗中，某同學安裝的實驗裝置和設計的實驗步驟如下：
A．用天平稱出小車和槽碼的質(zhì)量
B．按圖安裝好實驗器材
C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛槽碼
D．將電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質(zhì)量
E．保持槽碼的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復上述實驗
F．分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值
G．作aM關系圖像，并由圖像確定a與M的關系
(1)請改正實驗裝置圖中的錯誤。
①電磁打點計時器位置________________；
②小車位置__________________________；
③滑輪位置__________________________。
(2)該同學漏掉的重要實驗步驟是________，該步驟應排在步驟________之后。
(3)在上述步驟中，有錯誤的是步驟__________，應把________________改為________________。
(4)在上述步驟中，處理不恰當?shù)氖遣襟E________，應把________________改為________________。
[對點訓練]
1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學方法：
(1)實驗環(huán)境的等效法：____________；
(2)實驗條件設計的科學方法：____________；
(3)實驗原理的簡化：______________，即當小車質(zhì)量M車≫m槽碼時，細繩對小車的拉力大小近似等于槽碼的重力m槽碼g；
(4)實驗數(shù)據(jù)處理的科學方法：____________；
(5)由aM車圖像轉(zhuǎn)化為a1M車圖像，所用的科學方法：____________。
(以上各題均填“理想實驗法”、“圖像法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“控制變量法”或“近似法”)
考點二 數(shù)據(jù)處理和誤差分析
[典例2] “探究加速度與力、質(zhì)量的關系”的實驗裝置如圖所示。
(1)下列說法正確的是________。
A．每次改變小車質(zhì)量時，應重新平衡摩擦力
B．實驗時應先釋放小車后接通電源
C．本實驗槽碼B的質(zhì)量應遠大于小車A的質(zhì)量
D．在用圖像探究加速度與質(zhì)量關系時，應作a1mA圖像
(2)某同學在實驗中，打出的一條紙帶如圖所示，他選擇了幾個計時點作為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點沒有標出，其中s1＝7.06 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.30 cm、s4＝8.92 cm，已知交流電的頻率為50 Hz，則紙帶加速度的大小是______ m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)
(3)某同學將長木板右端適當墊高，其目的是______。但他把長木板的右端墊得過高，使得傾角過大。用a表示小車的加速度，F(xiàn)表示細線作用于小車的拉力。他繪出的aF關系圖像是________。
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