3.《探究加速度与力、质量的关系》课件
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课时3 探究加速度与力、质量的关系
学习目标 ：
1、学会通过实验探究物体加速度与 力、质量的关系
2、在实验中掌握打点计时器的用法 3、对实验结果进行归纳分析
探究实验
一、实验器材： 小车、打点计时器、纸带、一端带滑 轮的长木板、细线、砝码、钩码、 刻度尺、天平 1、小车质量的测量用 天平 。
2、打点计时器的用途是：打出纸带，
图 3: 光电门
图 4 : 电脑计时器
图 5 : 气源
参考方案三:利用气垫导轨来探究
挡光板 △x 光电门1
光电门2
X/t
x x
a v v0 t2 t1
t
t
a
v2
v02
( x )2 t2
( x )2 t1
2x
2x
问题讨论
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中， 研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质 量取值较大时，得到的图象将有明显的弯曲，如 图所示，试分析其原因。
次数
X 1 a1 X 2 a2
F1 F2
1
x1/x2
2
3
0
4
F1/F2
2、加速度与质量的关系:
X 1 a1
M1
M2
次数 X 2 a2
M2
M1
1
2
3
4
x1/x2
0
M2/M1
方案三：利用气垫导道
该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果 精确，但中学一般没有这种仪器。
图 1 : 气垫导轨装置
图 2 :滑块和挡光片
⑥以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系 图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则a与m应成 _________关系（填“线性”或“非线性”）。
（2）完成下列填空：
（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小 车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满 足的条件是_______________________。
6、绳子的拉力等于钩码的重量吗？ 为什么？
不等于！因为钩码向下加速，所以绳 子的拉力小于钩码的重力。
7、什么情况下钩码重力可以近似等于 绳子拉力即小车所受的合外力？
当砝码质量比小车质量小得多时 （≤1/6），绳子的拉力近似等于砝码的 重力，即小车受到合外力近似等于砝码 的重力。
二、实验方案
方案一：小车、打点计时器、纸带、长木板、 细线、砝码、钩码、刻度尺、天平，研究小
a
F
O
例题：图1为验证牛顿第二定律的实验装置示 意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电 源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未 知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究 “在外力一定的条件下，物体的加速度与其质 量间的关系”。
（1）完成下列实验步骤中的填空： ①平衡小车所受的阻力：小吊盘中
实验的基本思路：保持物体所受的合外 力相同，测量不同质 量的物体在该力的作 用下的加速度，分析 加速度与质量的关系。
实验数据记录处理：
实验数据 实验次数
a
第一次
m
1/m
第二次
第三次
a
1/m 0
方案二：两小车对比
参照小车m1
砝码 F1
实验小车m2
砝码
F2
1、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速 直线运动。
车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小 车的加速度a。
小车
打点计时与合外力的关系
实验基本思路：保持物体的质量不变， 测量物体在不同的合力 作用下物体的加速度， 分析加速度与合外力 的关系。
实验数据的记录处理：
实验数据
实验次数
a
F
第一次
第二次
第三次
a
0
F
B、加速度与质量的关系 :
测量计算小车的加速度。
3、如何才能给小车提供一个恒定的 合外力？
4、如何来测量小车所受的合外力？
5、如何来平衡摩擦力？
我们将长木板倾斜一定角度θ，θ应该等 于arctanμ，此时物体在斜面上
受到的合外力为0。做实验时肯定无法
这么准确，我们只要把木板倾斜到物体 在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据 纸带上的点来判断）
2、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。
根据初速度为零的匀加速直线运动的位移 公式可知：在相同的时间内，加速度和位 移成正比。
若vo=0 由x= at2/2 有：
a1/a2=x1/x2
实验器材：
小车、一端带滑轮的长木板、粗线、 砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子
实验数据处理:
1、加速度与力的关系
不放物块，调整木板右端的高度，
用手轻拨小车，直到打点计时器在纸
带上打出一系列间隔均匀的点。
②按住小车，在小吊盘中放入适当
质量的物块，在小车中放入砝码。
③接通打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带， 在纸带上标出小车中砝码的质量m。
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。 测速量度相a。邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加
（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、 s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的 s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm， s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。
学习目标 ：
1、学会通过实验探究物体加速度与 力、质量的关系
2、在实验中掌握打点计时器的用法 3、对实验结果进行归纳分析
探究实验
一、实验器材： 小车、打点计时器、纸带、一端带滑 轮的长木板、细线、砝码、钩码、 刻度尺、天平 1、小车质量的测量用 天平 。
2、打点计时器的用途是：打出纸带，
图 3: 光电门
图 4 : 电脑计时器
图 5 : 气源
参考方案三:利用气垫导轨来探究
挡光板 △x 光电门1
光电门2
X/t
x x
a v v0 t2 t1
t
t
a
v2
v02
( x )2 t2
( x )2 t1
2x
2x
问题讨论
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中， 研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质 量取值较大时，得到的图象将有明显的弯曲，如 图所示，试分析其原因。
次数
X 1 a1 X 2 a2
F1 F2
1
x1/x2
2
3
0
4
F1/F2
2、加速度与质量的关系:
X 1 a1
M1
M2
次数 X 2 a2
M2
M1
1
2
3
4
x1/x2
0
M2/M1
方案三：利用气垫导道
该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果 精确，但中学一般没有这种仪器。
图 1 : 气垫导轨装置
图 2 :滑块和挡光片
⑥以砝码的质量m为横坐标为纵坐标，在坐标纸上做出关系 图线。若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则a与m应成 _________关系（填“线性”或“非线性”）。
（2）完成下列填空：
（ⅰ）本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小 车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满 足的条件是_______________________。
6、绳子的拉力等于钩码的重量吗？ 为什么？
不等于！因为钩码向下加速，所以绳 子的拉力小于钩码的重力。
7、什么情况下钩码重力可以近似等于 绳子拉力即小车所受的合外力？
当砝码质量比小车质量小得多时 （≤1/6），绳子的拉力近似等于砝码的 重力，即小车受到合外力近似等于砝码 的重力。
二、实验方案
方案一：小车、打点计时器、纸带、长木板、 细线、砝码、钩码、刻度尺、天平，研究小
a
F
O
例题：图1为验证牛顿第二定律的实验装置示 意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电 源，打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未 知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究 “在外力一定的条件下，物体的加速度与其质 量间的关系”。
（1）完成下列实验步骤中的填空： ①平衡小车所受的阻力：小吊盘中
实验的基本思路：保持物体所受的合外 力相同，测量不同质 量的物体在该力的作 用下的加速度，分析 加速度与质量的关系。
实验数据记录处理：
实验数据 实验次数
a
第一次
m
1/m
第二次
第三次
a
1/m 0
方案二：两小车对比
参照小车m1
砝码 F1
实验小车m2
砝码
F2
1、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速 直线运动。
车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小 车的加速度a。
小车
打点计时与合外力的关系
实验基本思路：保持物体的质量不变， 测量物体在不同的合力 作用下物体的加速度， 分析加速度与合外力 的关系。
实验数据的记录处理：
实验数据
实验次数
a
F
第一次
第二次
第三次
a
0
F
B、加速度与质量的关系 :
测量计算小车的加速度。
3、如何才能给小车提供一个恒定的 合外力？
4、如何来测量小车所受的合外力？
5、如何来平衡摩擦力？
我们将长木板倾斜一定角度θ，θ应该等 于arctanμ，此时物体在斜面上
受到的合外力为0。做实验时肯定无法
这么准确，我们只要把木板倾斜到物体 在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据 纸带上的点来判断）
2、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。
根据初速度为零的匀加速直线运动的位移 公式可知：在相同的时间内，加速度和位 移成正比。
若vo=0 由x= at2/2 有：
a1/a2=x1/x2
实验器材：
小车、一端带滑轮的长木板、粗线、 砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子
实验数据处理:
1、加速度与力的关系
不放物块，调整木板右端的高度，
用手轻拨小车，直到打点计时器在纸
带上打出一系列间隔均匀的点。
②按住小车，在小吊盘中放入适当
质量的物块，在小车中放入砝码。
③接通打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带， 在纸带上标出小车中砝码的质量m。
④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。 测速量度相a。邻计数点的间距s1，s2，…。求出与不同m相对应的加
（ⅱ）设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2、s3。a可用s1、 s3和Δt表示为a=__________。图2为用米尺测量某一纸带上的 s1、s3的情况，由图可读出s1=__________mm， s3=__________。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。