5.2 科学探究：加速度与力、质量的关系 课件-2021-2022学年鲁科版（2019）高中物理必修第一册

第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系 1、什么是物体运动状态的改变？其原因是什么？ 2、物体运动状态改变除了与力有关，还与哪些因素有关？ 受到了力的作用 还与质量有关 回顾 物体运动状态发生改变 速度发生了改变 产生了加速度 实质 实质 与力和质量有关 一、实验目的 （1）.探究加速度与力、质量的关系。 （2）.学会用用控制变量法探究物理规律。 二、实验器材 带有定滑轮的木板、小车、砝码、细绳、小盘、弹簧测力计、打点计时器、交流电源、纸带、直尺等。 实验步骤: 1．用调整好的天平测出小车和小桶的质量M和m ，把数据记录下来。 2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。 3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从纸带上打的点是否均匀来判断）。 m M 打点计时器 纸带 6．算出每条纸带对应的加速度的值。 5．保持小车的质量不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。 4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号. 7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m')g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为一条过原点的直线，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。 8．保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数 ,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。 * 表格1　物体的质量一定，加速度与受力的关系 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1 2 3 4 5 * 表格2　物体受到的外力一定，加速度与质量的关系 实验 次数 加速度 a/(m·s－2) 小车与砝码 总质量M/kg 小车与砝码总质 量的倒数eq \f(1,M)/kg－1 1 2 3 4 5 * 实验结论 数据处理：1．计算法 测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看是否满足eq \f(a1,a2)＝_____、eq \f(a1,a2)＝_____. eq \f(F1,F2) eq \f(M2,M1) 2．图像法 (1)分析加速度和力的关系 依据表格1，以加速度 为纵坐标，以外力 为横坐标，作出a­F关系图像，如图所示，由此得出结论． * (2)分析加速度和质量的关系 依据表格2，以加速度a为纵坐标，以小车及砝码的总质量M或____为横坐标作出a­M或a­___关系图像，如图所示，据图像可以得出结论． eq \f(1,M) eq \f(1,M) (3)实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比． 注意事项: 1．砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的1/10，为什么？ 2．在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。 3．作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧，但如遇个别特别偏离的点可舍去。 题1如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置。 （1）下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是　　　　（选填字母）。 （2）关于本实验，下列做法正确的是　　　　。 A.在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源 B.在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力F的大小 C.在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出a-1/M图像 D.在探究加速度与力的关系时，作a-F图像应该用折线将所描的点依次连接 B C * BC B 题组二　数据处理与误差分析 题3在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图所示的装置，“每五个点”与“每两点间还有四个点未画出”是等效的木板放在水平桌面上，打点计时器打点频率为50 Hz。 （1）实验中得到如图所示的一段纸带，每五个点为一计数点，测得xAB=7.65 cm，xBC=10.17 cm，实验测出小车的加速度大小为　　　　m/s2 （结果保留两位小数）