
生活經(jīng)驗:用大的力推物體,物體會獲得大的加速度;而用小的力推相同的物體,物體會獲得小的加速度。
加速度和力之間存在什么樣的關(guān)系呢?
牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
加速度a 可能與F和m有怎樣的關(guān)系?
注意:這里的力指的是物體所受的合力
物體的加速度a與所受到的合外力F、物體質(zhì)量m有怎樣的定量關(guān)系?
研究方法:控制變量法保持m不變,改變F,研究a 與F的關(guān)系; 保持F不變,改變m,研究a與m的關(guān)系。
2.如何由實(shí)驗得出結(jié)論?
1.怎么設(shè)計這個實(shí)驗?
數(shù)據(jù)處理:m不變時,a與F關(guān)系;F不變時,a與m關(guān)系。
a與x成正比,用x比較a的大小
打點(diǎn)計時器,紙帶及復(fù)寫紙,小車,一端附有滑輪的長木板,小盤和砝碼,細(xì)繩,低壓交流電源,導(dǎo)線,天平,刻度尺.
1.用天平測出小車的質(zhì)量。
2.安裝好實(shí)驗裝置,在小車上裝好紙帶,紙帶另一端穿過計時器限位孔,調(diào)整木板傾斜程度,平衡摩擦力。
3.控制小車質(zhì)量不變,用細(xì)線將鉤碼與小車相連(鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量),打開打點(diǎn)計時器,釋放小車,測出一組數(shù)據(jù)。
4.改變鉤碼質(zhì)量,多測幾組數(shù)據(jù)。
5.控制鉤碼質(zhì)量不變,改變小車質(zhì)量,再測幾組數(shù)據(jù)。
◆.實(shí)驗設(shè)計:方案一:用打點(diǎn)計時器探究
研究對象,可用天平稱其質(zhì)量M.
打點(diǎn)計時器:測量小車運(yùn)動過程中的加速度a.
砝碼盤和砝碼:重力mg提供拉力
當(dāng)M >>m時,可近似認(rèn)為小車所受的拉力F等于mg.
演示實(shí)驗1:探究加速度a與力F的關(guān)系
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
如何更直觀地處理數(shù)據(jù)?
1.實(shí)驗數(shù)據(jù)的記錄處理:M一定,a與F關(guān)系
結(jié)論:M一定時, a∝F
演示實(shí)驗2:探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系
2.實(shí)驗數(shù)據(jù)的記錄處理:F一定,a與 M的關(guān)系
結(jié)論:F一定時, a∝1/M
方案二:利用氣墊導(dǎo)軌來探究
由于兩小同時啟動、同時停止,故運(yùn)動時間相等(V0=0;t相同時)
讓兩小車的質(zhì)量相同m1=m2,兩托盤鉤碼的個數(shù)不同 (F1≠F2) 。
探究a與 F的關(guān)系時
讓兩托盤鉤碼的個數(shù)相同(F1=F2) 兩小車的質(zhì)量不同m1≠m2 。
在相同的時間內(nèi),兩小車移動的距離分別為:
a1/ a2 = x1/x2
測量出 x1 、x2
1. 控制 m 不變,探究 a 與 F 的關(guān)系。
2. 同理,控制 F 相同,探究 a與 m 的關(guān)系。
◆誤差分析.M一定,a與F的關(guān)系;
結(jié)論:在M一定時,a與F成正比;
思考1:該圖像斜率的物理意義;
思考2:如圖粉顏色圖線是由于原因?qū)е碌模?br/>思考3:如圖藍(lán)顏色圖線是由于原因?qū)е碌模?br/>結(jié)論:沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分(木板的傾角過小)
結(jié)論:平衡摩擦力過度;
◆誤差分析: (系統(tǒng)誤差 OR 偶然誤差)
①平衡摩擦力過度②沒有平衡摩擦力或木板的傾角過小
2、實(shí)驗數(shù)據(jù)明顯不共線——彎曲圖線
①軌道粗糙程度不均勻②砂桶總質(zhì)量沒有遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量
§證明:當(dāng)m
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