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第5讲实验:探究加速度与力、质量的关系
模块一思维导图串知识
模块二基础知识全梳理(吃透教材)
模块三教材习题学解题
模块四核心考点精准练
模块五小试牛刀过关测
1.经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程,感情悟控制变量法、图像法等科学研究方法的应用能够依据要求设计实验,学会选择合理的实验方案进行实验探究;
2.经历用图像处理数据的过程,从图像中发现物理规律,培养收集信息,获取证据的能力;
3.经历实验操作和测量的过程,知道运用阻力补偿法,减小系统误差等操作方法。
1.实验思路
探究方法——
(1)探究加速度与力的关系:保持不变,通过改变槽码的个数改变。
(2)探究加速度与质量的关系:保持不变,通过在小车上增加重物改变。
2.物理量的测量
本实验要测量的物理量有三个:、和。
(1)质量的测量:可以用测量质量。为了改变小车的质量,可以在小车中增减的数量。
(2)加速度的测量
方法1:小车做初速度为0的匀加速直线运动,用刻度尺测量小车移动的,并用测量发生这段位移所用的时间t,然后由a=计算出加速度a。
方法2:将打点计时器的纸带连在小车上,根据纸带上打出的点来测量加速度(参考第一章的实验方法)。
方法3:本实验探究的是加速度与其他物理量之间的比例关系,因此也可以不测量加速度的具体数值,只测量不同情况下物体的比值即可。
如果两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等,那么它们的位移之比就等于加速度之比,即=eq\f(a1,a2),这样,测量加速度就转换成测量了。
(3)力的测量:一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的。因此,实验中作用力F的含义可以是物体所受的。
参考案例1:用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系
实验装置如图甲所示。把木板的一侧,以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的,使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。将槽码、小车、打点计时器、纸带安装好。通过改变的个数可以成倍地改变小车所受的拉力,与此相对应,处理纸带上打出的点来测量加速度。
保持小车受的拉力不变,通过增减小车中的重物改变小车的质量。处理纸带上打出的点来测量加速度。
参考案例2:通过位移之比测量加速度之比
将两辆相同的小车放在水平木板上,前端各系一条细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高,参考案例1的方法补偿的影响。
两小车后端各系一条细线,用一个物体,例如黑板擦,把两条细线同时按压在上(图乙)。抬起黑板擦,两小车同时开始,按下黑板擦,两小车同时。用测出两小车移动的位移x1、x2。由于两小车运动时间t相同,从它们的位移之比就可以得出加速度之比。
在盘中重物相同的情况下,通过增减小车中的重物改变小车的质量。
注意:(1)以上两个案例中,补偿阻力只需进行次;(2)每次实验细线一端所挂重物的质量须小车的质量。
3.进行实验
调试实验装置进行实验。
加速度与力的关系设计表格,把测得的同一个小车在不同拉力F作用下的加速度a填在表1中。
表1小车质量一定
拉力F
加速度a
加速度与质量的关系设计表格,把测得的不同质量的小车在相同拉力作用下的加速度a填在表2中
表2小车所受的拉力一定
质量m
加速度a
4.数据分析、得出结论
(1)探究加速度与力的关系:作出图像,得到一条过原点的直线,可知a与F成。
(2)探究加速度与质量的关系:作出图像,得到一条过原点的直线,可知a与m成。
【参考答案】1.实验思路
控制变量法
(1)小车质量、小车所受的拉力
(2)小车所受的拉力、小车的质量。
2.物理量的测量
物体的质量、物体所受的作用力、物体运动的加速度
(1)天平测、砝码
(2)加速度的测量
位移x、秒表、eq\f(2x,t2)、加速度、eq\f(x1,x2)=eq\f(a1,a2)、位移
(3)合力
参考案例1:用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系
垫高、倾斜度、槽码
参考案例2:通过位移之比测量加速度之比
阻力、木板、运动、停下来、刻度尺
注意:(1)一、远小于
4.数据
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