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(共34張PPT)
2
會(huì)測(cè)量加速度、力和質(zhì)量的大小，能作出物體運(yùn)動(dòng)的a－F、a－ 圖像.
1
學(xué)會(huì)用控制變量法探究物理規(guī)律.
重點(diǎn)
難點(diǎn)
3
能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖像得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.
重點(diǎn)
牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使他改變這種狀態(tài)
1.力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因
2.質(zhì)量越大，慣性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變
加速度
加速度
加速度與力、質(zhì)量有關(guān)
1.空載卡車與滿載卡車在相同動(dòng)力下哪個(gè)起動(dòng)更快？
初步結(jié)論：m越大，a越小.
2.家用汽車與賽車在質(zhì)量相近時(shí)哪個(gè)起動(dòng)更快？
初步結(jié)論：F越大，a越大.
定性分析：加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
[實(shí)驗(yàn)探究]
一、實(shí)驗(yàn)思路
控制變量法
2.實(shí)驗(yàn)方法
研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，我們?cè)趺床捎檬裁磳?shí)驗(yàn)方法？
定量分析加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br/>當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，探究加速度與力的關(guān)系
當(dāng)力一定時(shí)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系
控制變量的方法是指在研究和解決問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)影響事物變化規(guī)律的獨(dú)立因素加以人為控制，使其中只有一個(gè)因素按照特定的要求發(fā)生變化，而其他因素保持不變，以利于尋找事物發(fā)展變化的規(guī)律的方法。例如，在研究某個(gè)物理量y與另外兩個(gè)變量x1、x2的關(guān)系時(shí)，先固定一個(gè)變量x2不變，研究y與另一個(gè)變量x1之間的定量關(guān)系；然后再固定變量x1不變，研究y與x2之間的關(guān)系。
(1)質(zhì)量的測(cè)量：天平
(2)加速度的測(cè)量
①方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用刻度尺測(cè)量小車移動(dòng)的位移x，用秒表測(cè)量發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t，然后由a＝計(jì)算出加速度a.
②方法2：由紙帶上打出的點(diǎn)，根據(jù)公式Δx＝aT2結(jié)合逐差法計(jì)算出小車的加速度.
3.物理量的測(cè)量
質(zhì)量、加速度、力
（3）力的測(cè)量：
①如何給小車施加一個(gè)可以測(cè)量的恒力呢？
F
②細(xì)線給小車提供的拉力是小車受到的合力嗎？
通過(guò)滑輪連接槽碼
G
FN
F
Ff
不是，F(xiàn)合=F-Ff
③如何調(diào)整裝置能夠消除阻力的影響，使線的拉力就是小車受到的合力？
在木板遠(yuǎn)離定滑輪端墊木塊，讓重力沿斜面的分力與小車受到的阻力平衡即補(bǔ)償了阻力.
G
FN
Ff
④如何用實(shí)驗(yàn)方法判定阻力剛好被補(bǔ)償？
調(diào)整木塊位置，輕推小車，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)(紙帶上的點(diǎn)均勻)即補(bǔ)償?shù)轿唬⒁獠幌挡鄞a.
Ff
FN
G
操作
⑤懸掛的重物的重力等于細(xì)線的拉力嗎？
mg
F
槽碼處于非平衡狀態(tài)，F(xiàn)≠mg
小車、砝碼、槽碼、細(xì)線、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、刻度尺、天平.
用天平測(cè)出小車的質(zhì)量
用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算出小車的加速度a
槽碼的總重力G當(dāng)作小車受到的拉力F
二、實(shí)驗(yàn)器材
實(shí)驗(yàn)過(guò)程1：探究a與F的關(guān)系（小車質(zhì)量不變）
1.把細(xì)線繞過(guò)定滑輪系在小車上，另一端系上槽碼.保持小車質(zhì)量不變，改變槽碼的個(gè)數(shù)，以改變小車所受的拉力.處理紙帶，測(cè)出加速度，將結(jié)果填入表1中.
表1　小車質(zhì)量一定
拉力F/N
加速度a/(m·s－2)
實(shí)驗(yàn)演示
三、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)過(guò)程2：探究a與m的關(guān)系（鉤碼質(zhì)量不變）
表2　小車所受的拉力一定
質(zhì)量m/kg
加速度a/(m·s－2)
2.保持槽碼個(gè)數(shù)不變，即保持小車所受的拉力不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度，把數(shù)據(jù)記錄在表2中.
實(shí)驗(yàn)演示
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)小車質(zhì)量一定時(shí)，a與F成正比
1.分析加速度a與力F的定量關(guān)系
處理演示
表1
四、數(shù)據(jù)處理
槽碼質(zhì)量m/g 10 20 30 40 50 60
槽碼重力G/N 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
拉力F/N 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
加速度a/(m·s－2) 0.31 0.86 1.28 1.51 1.85 2.27
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)力F 一定時(shí)，a與m成反比
2.分析加速度a與質(zhì)量m的定量關(guān)系
圖像分析對(duì)比選擇哪一個(gè)更合理？
質(zhì)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
表2
2.偶然誤差
(1)質(zhì)量的測(cè)量
(2)打點(diǎn)間隔、距離的測(cè)量
(3)細(xì)線或紙帶不與木板平行
(4)傾斜角度不當(dāng)，補(bǔ)償阻力不足或過(guò)度
1．系統(tǒng)誤差：本實(shí)驗(yàn)中用槽碼的重力代替小車受到的拉力(實(shí)際上小車受到的拉力要小于槽碼的重力)
五、誤差分析
思考與討論
實(shí)驗(yàn)時(shí)作出如圖甲、乙所示的圖像，試分析產(chǎn)生的原因.
答案　題圖甲：木板的傾角過(guò)大或補(bǔ)償阻力過(guò)度.
題圖乙：沒(méi)有補(bǔ)償阻力或補(bǔ)償阻力不足
在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要把懸掛槽碼的細(xì)線系在小車上，即不要給小車施加任何牽引力，并要讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng).
1補(bǔ)償阻力
改變拉力和小車質(zhì)量后，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.
3打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置
作圖像時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能均勻分布在直線兩側(cè).離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去不予考慮.
4作圖規(guī)則
每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼的質(zhì)量的條件下打出.只有如此，小車受到的拉力才可視為等于槽碼的重力.
2質(zhì)量關(guān)系
六、注意事項(xiàng)
1.在研究作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)安裝的實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)器材
C.把細(xì)繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛槽碼
D.將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在
紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)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(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上
述實(shí)驗(yàn)
F.分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值
G.作a－M關(guān)系圖像，并由圖像確定a與M的關(guān)系
(1)請(qǐng)改正實(shí)驗(yàn)裝置圖中的錯(cuò)誤.
①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置_________；②小車位置___________________；③滑輪位置___________________.
應(yīng)靠右端
應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
應(yīng)使細(xì)繩平行于木板
①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端，應(yīng)靠近右端；
②釋放小車時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；
③連接小車的細(xì)繩應(yīng)平行于木板，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使細(xì)繩平行于木板.
實(shí)驗(yàn)前應(yīng)補(bǔ)償阻力，使小車所受重力沿木板方向的分力與小車所受阻力平衡，故應(yīng)墊高長(zhǎng)木板右端以補(bǔ)償阻力.實(shí)驗(yàn)中把槽碼的重力看成與小車所受拉力大小相等，沒(méi)有考慮阻力，故必須補(bǔ)償阻力且應(yīng)排在步驟B之后.
(2)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是_________，該步驟應(yīng)排在步驟___之后.
補(bǔ)償阻力
B
步驟D中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上將無(wú)法工作，必須接在8 V的交流電源上.
(3)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟___，應(yīng)把________________改為______________.
D
6 V電壓的蓄電池
8 V的交流電源
(4)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E___，應(yīng)把_______________改為
________________.
G
作a－M關(guān)系圖像
步驟G中作a－M關(guān)系圖像，得到的是曲線，很難進(jìn)行正確的判斷，必須“化曲為直”，改作a－ 關(guān)系圖像.
2.(課本第93頁(yè)第2題改編)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車的加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系.所用交變電流的頻率為50 Hz.
(1)如圖是他某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示.則小車的加速度是________ m/s2.
答案　見解析
由題意可知，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔T＝0.1 s，由Δx＝aT2得
＝0.51 m/s2
(2)保持小車所受的拉力不變，改變小車質(zhì)量m，分別測(cè)得不同質(zhì)量時(shí)小車加速度a的數(shù)據(jù)如表所示.請(qǐng)?jiān)谌鐖D所示的坐標(biāo)紙中作出a－ 圖像.根據(jù)
a－ 圖像可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是____________.
答案　見解析
次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8
質(zhì)量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
加速度a/(m·s－2) 0.618 0.557 0.482 0.403 0.317 0.235 0.152 0.086
質(zhì)量倒數(shù) /kg－1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
如圖所示
3.為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其中G1、G2為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑塊通過(guò)G1、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間Δt1、Δt2都可以被測(cè)量并記錄，滑塊連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，兩光電門間的距離為x，牽引槽碼的質(zhì)量為m，回答下列問(wèn)題：
(1)實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？____________________.
答案　見解析
取下牽引槽碼，滑塊放在任意位置都不動(dòng)；或取下牽引槽碼，輕推滑塊，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄的兩個(gè)光電門的光束被遮擋的時(shí)間相等.
(2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的一個(gè)是___.
A.m1＝5 g B.m2＝15 g C.m3＝40 g D.m4＝400 g
在探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊連同上面固定的擋光片的總質(zhì)量時(shí)，才能近似認(rèn)為槽碼受到的重力等于滑塊受到的拉力，故D不合適.
D
(3)在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度a
的表達(dá)式為_________________.(用Δt1、Δt2、D、x表示)
實(shí)驗(yàn)原理：以小車、一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線、砝碼、刻度尺、天平、夾子為實(shí)驗(yàn)器材，讓兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，測(cè)出各自的位移x1、x2，則a1：a2=x1：x2，把加速度的測(cè)量轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度的測(cè)量.
注意：只有當(dāng)盤和砝碼的質(zhì)量要比小車的質(zhì)量小得多時(shí)，小車所受拉力才近似等于盤和砝碼的總重力
拓展方案
1.控制m不變，探究a與F的關(guān)系
在相同的時(shí)間內(nèi)，兩小車移動(dòng)的距離分別為：
測(cè)量出
2.控制F不變，探究a與m的關(guān)系
數(shù)據(jù)處理
進(jìn)行試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)器材
實(shí)驗(yàn)思路
探究加速度與力、質(zhì)量的
關(guān)系
誤差分析
偶然誤差
系統(tǒng)誤差
分析加速度a與質(zhì)量m的定量關(guān)系
分析加速度a與力F的定量關(guān)系
物理量測(cè)量
實(shí)驗(yàn)方法
1補(bǔ)償阻力
用槽碼的重力代替小車受到的拉力
力的測(cè)量
加速度測(cè)量
質(zhì)量測(cè)量
控制變量法
3打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置
2質(zhì)量關(guān)系
注意事項(xiàng)
4作圖規(guī)則
畫a-1/M圖像
畫a-F圖像
天平
紙帶處理
F拉=mg
F合=F拉
當(dāng)小車質(zhì)量遠(yuǎn)
大于鉤碼質(zhì)量
補(bǔ)償阻力

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