2.2.2 探究加速度与力、质量的关系（课件+word）-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版必修1）9省专用

2.2.2　实验：探究加速度与力、质量的关系 一、实验目的 1.学会用控制变量法探究物理规律。 2.探究加速度与力、质量的关系。 3.掌握利用图象处理数据的方法。 二、实验原理 采用控制变量法，在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系。 1.控制小车的质量M不变，分析加速度a与力F的关系。 2.控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M，分析加速度a与M的关系。 三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。 四、实验步骤 1.测质量：用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0。 2.安装器材：按如图1所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。 图1 3.平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)。 4.测a、F (1)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带，纸带记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘和砝码的总重力mg。 (2)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤(1)，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的总重力m2g、m3g… 5.测a、M (1)保持小车所受的合外力不变，在小车上加钩码，接通电源后放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带，并在纸带上标上号码及小车和钩码的总质量M1。 (2)继续在小车上增加钩码，重复步骤(1)，多做几次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和钩码的总质量M2、M3… 6.用公式Δx＝aT2或a＝求得小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据验证。 五、数据处理 1.把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中： 物理量 1 2 3 4 5 6 作用力F 加速度a 以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图象，用拟合测量点，作出图象找出规律，分析a与F的关系。 2.把不同质量的小车(小车和钩码)在相同力的作用下产生的加速度大小填在表中： 物理量 1 2 3 4 5 6 质量M 加速度a 分别以a为纵坐标、M和图象，分析a与M的关系。 为横坐标，根据数据作a-M图象和a- 3.实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。 (2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 六、误差分析 1.系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。小盘和砝码的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。因此，满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。 2.偶然误差：摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。 七、注意事项 1.平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 2.实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。 3.改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 4.作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。 要点一　实验原理和实验方法 [例1] 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法： (1)实验环境的等效法： ______________________________________________； (2)实验条件设计的科学方法：_________________________________________； (3)实验原理的简化： _______________________________________________， 即当小车质量M车≫m沙时，细绳对小车的拉力大小近似等于沙及桶的总重力m沙g； (4)实验数据处理的科学方法： _________________________________________； (5)由a-M车图象转化为a-图象，所用的科学方法：________________。 (以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为