一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。2.學(xué)會(huì)用___________探究物理規(guī)律。3.學(xué)會(huì)用圖像法分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫(xiě)紙、小車、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小盤、重物、夾子、細(xì)繩、低壓交流電源、導(dǎo)線、天平、刻度尺。
三、實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)的基本思想——_________法。2.實(shí)驗(yàn)原理:(1)加速度與力的關(guān)系:保持物體的質(zhì)量m不變,測(cè)量物體在不同力F的作用下的加速度a,分析F與a的關(guān)系。(2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系:保持物體所受的力F不變,測(cè)量不同質(zhì)量m的物體在恒力F作用下的加速度a,分析a與m的關(guān)系
3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——三個(gè)物理量的測(cè)量方法:(1)質(zhì)量的測(cè)量:用天平測(cè)量質(zhì)量。為了改變小車的質(zhì)量,可以在小車中增減砝碼的數(shù)量。(2)物體所受的作用力測(cè)量:
①先不懸掛小盤(砝碼),在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板,反復(fù)移動(dòng)薄木板的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這時(shí),小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。②懸掛小盤(砝碼),改變小盤內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù),當(dāng)滿足:小盤(砝碼)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí),小盤和砝碼的總重力即為小車受到的拉力。
(3)加速度a的測(cè)量和比較:①應(yīng)用紙帶測(cè)加速度:在小車后面安裝一條通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔的紙帶,接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后釋放小車,打出一條紙帶。然后,根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等的時(shí)間間隔T內(nèi)的位移之差Δx=aT2求出加速度。②應(yīng)用勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求加速度:如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),那么,測(cè)量物體加速度最直接的辦法就是用刻度尺測(cè)量位移并用秒表測(cè)量時(shí)間,然后由a= 算出a。
③應(yīng)用“加速度與位移成正比”:物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)a= 如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移為x1、x2,則位移之比就是加速度之比,即
【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】一、實(shí)驗(yàn)步驟1.用天平測(cè)量小盤的質(zhì)量m0和小車的質(zhì)量M0。2.按圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上(即不給小車加牽引力)。
3.平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板,反復(fù)移動(dòng)薄木板的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這時(shí),小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。4.把小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,并在小盤內(nèi)放入適量的砝碼,掛上小盤和砝碼,先接通電源,再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑,打出一條紙帶。5.改變小盤內(nèi)砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟4,并多做幾次。6.保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變,在小車上放上砝碼改變小車的質(zhì)量,讓小車在木板上滑動(dòng)打出紙帶。
7.改變小車上砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟6。二、數(shù)據(jù)收集與分析數(shù)據(jù)收集:1.保持小車質(zhì)量不變時(shí),計(jì)算各次小盤和砝碼的重力(作為小車所受的合力)及對(duì)應(yīng)紙帶的加速度填入表1中。
2.保持小盤內(nèi)的砝碼個(gè)數(shù)不變時(shí),計(jì)算各次小車和砝碼的總質(zhì)量及對(duì)應(yīng)紙帶的加速度,填入表2中。表2
數(shù)據(jù)分析:1.計(jì)算法:測(cè)得加速度或加速度之比(等于位移之比)后,通過(guò)計(jì)算看是否滿足 2.圖像法:(1)分析加速度和力的關(guān)系:依據(jù)表格1,以加速度a為縱坐標(biāo),以外力F為橫坐標(biāo),作出a-F關(guān)系圖像,如圖所示,圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,便證明加速度與作用力成正比。
(2)分析加速度和質(zhì)量的關(guān)系:依據(jù)表格2,以加速度a為縱坐標(biāo),以小車及砝碼的總質(zhì)量M或 為橫坐標(biāo)作出a-M或a- 關(guān)系圖像,如圖所示,根據(jù)a- 圖像,如果圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,就證明了加速度與質(zhì)量成反比。
【誤差分析】1.因?qū)嶒?yàn)原理不完善造成誤差:實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力,存在系統(tǒng)誤差。2.測(cè)量、操作不夠準(zhǔn)確造成偶然誤差:摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。
【實(shí)驗(yàn)探究】1.小車下滑過(guò)程受哪些力的作用,其合力等于砝碼和盤的重力嗎?(科學(xué)思維)提示:小車下滑過(guò)程中受到重力,繩的拉力,木板的支持力及摩擦力作用。在完全平衡摩擦力的前提下小車受到的合力就等于繩的拉力。繩的拉力實(shí)際上小于砝碼和盤的重力,只有滿足砝碼和盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí),才可認(rèn)為繩的拉力近似等于砝碼和盤的重力。
2.小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要受到木板給它的摩擦力,怎樣平衡這個(gè)摩擦力?(科學(xué)思維)提示:將木板無(wú)定滑輪的一端稍微墊高一些,目的是用小車重力沿斜面向下的分力來(lái)平衡摩擦力。實(shí)驗(yàn)操作:在木板無(wú)定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板,反復(fù)移動(dòng)薄木板的位置,直到小車不掛重物時(shí),輕推后能在木板上勻速運(yùn)動(dòng)為止。
3.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中平衡了摩擦力后,改變重物的質(zhì)量,或者改變小車的質(zhì)量,是否還需要重新平衡摩擦力?(科學(xué)思維)提示:平衡摩擦力是指小車所受的重力沿斜面的分力與小車受摩擦阻力大小相等,即mgsinθ=μmgcsθ等式兩邊mg可消去,所以平衡摩擦力后,不管是改變重物的質(zhì)量還是改變小車的質(zhì)量,都不需重新平衡摩擦力。

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2 、 實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

版本: 人教版 (新課標(biāo))

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