高中物理人教版必修一 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系2 （教案+学案+课件）

实验十 加速度与拉力的关系 实验目的 验证加速度与拉力的正比关系，加深对牛顿第二运动定律的理解。 实验原理 由牛顿第二运动定律：F=Ma，当M不变时，F∝a。 实验器材 朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及附件、天平、小沙桶等。 实验装置图 见图10-1、10-2。 实验过程与数据分析 1． 使用DISLab力学轨道附件中的“Ⅰ”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道； 2． 在小车上安装宽度为0.020m的挡光片，将小车放在轨道的一端，轻推小车使其自由下滑，调整轨道的倾斜角，观察小车通过两光电门时的挡光时间，直至两时间非常相近为止； 3． 用天平称出小沙桶的质量（kg），轨道的另一端安装力学轨道附件中的滑轮系统，将沙桶悬挂在滑轮下方（图10-2），并通过牵引绳与小车连接，对小车施加拉力（图10-1）； 4． 逐次增加小沙桶的质量并记录数值，使其对小车施加的拉力逐次增大，采用实验九的方法，测出不同拉力下加速度的值； 5． 在计算表格中，增加变量“m1”，代表小沙桶的质量，并输入相应数值； 6． 输入计算“拉力”的自由表达式“f = m1*9.8”（N），得出实验结果（图10-3）； 7． 点击“绘图”，选择X轴为“f”，Y轴为“a”，可见所获得的数据点呈线性分布特征。点击“线性拟合”，得一条非常接近原点的直线（图10-4），从而可以验证：在质量不变的情况下，拉力与加速度成正比。 注意： 需注意调节滑轮的高度，使牵引绳平行于轨道。 建议： 称出小车的质量，利用本次实验结果，计算Ma的值，比较与拉力的大小，分析产生误差原因。 本实验亦可采用气垫导轨 实验装置 采用气垫导轨配套的“U”型挡光片。 实验过程与数据分析 与上文基本相同。 图10-1 实验装置图-1 图10-2 实验装置图-2 图10-3 拉力逐次增加时加速度的变化 图10-4 加速度与力的关系图线分析 $$ 第2节　实验：探究加速度与力、质量的关系 小汽车从静止加速到100 km/h只需十几秒的时间，满载的货车从静止加速到100 km/h，用时较长，赛车安装了强大发动机，质量与一般小汽车相仿，可以在四、五秒的时间内从静止加速到100 km/h. 从上面的例子我们可以看出：物体的质量越小，速度改变得越快，产生的加速度越大；牵引力越大，速度改变得越快，产生的加速度越大．于是我们猜想，物体所获得的加速度可能与外力有关，还可能与物体本身的质量有关．据此，我们可以提出这样的假设：物体所获得的加速度，由它的质量和它所受的合力共同决定．这个假设是否正确，我们可以设计一些实验来检验． 　　一、实验目的 1．学会用控制变量法研究物理规律． 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： 1．保持物体质量m不变，探究加速度a与力F的关系． 2．保持物体所受的力相同，探究加速度a与质量m的关系． 三、实验器材 一端附有定滑轮的长木板；小车；带小钩的细绳；沙子和小桶；打点计时器；纸带及复写纸片；刻度尺；低压交流电源、导线；砝码；天平(带有一套砝码) 四、实验步骤 1．用天平测出小车和小桶的质量M和m桶，把数值记录下来． 2．按图4－2－1所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小桶的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)． 图4－2－1 3．平衡摩擦力． 4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶，先接通电源 再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码． 5．保持小车的质量不变，在小桶内放入质量为m′的沙，重复步骤4，在小桶内放入质量为m″、m、……的沙，再重复4，m′、m″、m、……的数值都要记录在纸带上(或表格内)． 6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按“测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法算出每条纸带的加速度a. 7．用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比，即或a∝F.＝ 8．保持沙和小桶的质量不变，在小车上依次加砝码(也需做好记录)，重复上述步骤4和步骤6.用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点．如果这些点是在一条直线上，就证明加速度与质量成反比，即.或a∝＝ 五、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质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等． 3．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