2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系牛頓定律溫故知新:牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。(1)力是產(chǎn)生加速度的原因(2)慣性大小的量度是質(zhì)量加速度a與力F有關(guān)加速度a與質(zhì)量m有關(guān)物理量的測量1.質(zhì)量的測量：用天平測量2.加速度的測量：方法一：如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，則可利用刻度尺測量位移和秒表測量時間，然后由公式a=(2x)/t2可算出。方法二：利用打點計時器進(jìn)行實驗，根據(jù)紙帶上打出的點可測量加速度。方法三：利用比值法。由于a=(2x)/t2測出兩個初速度為零的勻加速運(yùn)動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1，x2，位移之比就是加速度之比方法四：利用光電門計時器進(jìn)行實驗，根據(jù)速度可求出加速度物理量的測量3.力的測量(1)平衡摩擦力：把軌道的一端墊高，使重力的分力Gsinθ與摩擦力Ff平衡。GcosθGsinθGθθFNFf(2)具體操作：先不加細(xì)線，軌道無定滑輪一端墊高，使小車連同紙帶下滑，若紙帶上打出點間隔相等，則為勻速下滑，從而消除摩擦力的影響。物理量的測量3.力的測量(3)注意事項：①多次測量，摩擦力只需要平衡一次；②在槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，繩的拉力大小等于槽碼重力大小。（學(xué)習(xí)了第三節(jié)后解釋）物體的加速度a與所受到的合外力F、物體質(zhì)量m有怎樣的定量關(guān)系？研究方法：保持m不變，研究a與F的關(guān)系;保持F不變，研究a與m的關(guān)系。提出疑問一、實驗?zāi)康?1)學(xué)會用控制變量法探究物理規(guī)律。(2)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

二、實驗原理1．影響物體加速度的因素物體質(zhì)量相同時，受到的合外力越大，加速度越大；受到的合外力越小，加速度越小。物體所受合外力一定時，質(zhì)量大的物體加速度小，質(zhì)量小的物體加速度大。引入新課力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。（力是產(chǎn)生加速度的原因）

1、人用力推購物車的情形如圖所示，對比不同的情況,閱讀課本中“實驗思路”部分,同學(xué)們討論后回答下列問題。物體質(zhì)量相同推力相同2、物體的加速度a與力F、質(zhì)量m之間有什么關(guān)系？（控制變量法）猜想：影響加速度的因素有哪些？力的大小、力的方向、物體的質(zhì)量……方案一：用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗裝置如圖4.2-2所示。把木板的一側(cè)墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運(yùn)動。通過改變槽碼的個數(shù)而改變小車所受的拉力，通過處理打點計時器打下點的紙帶來測量加速度。保持小車受的拉力不變，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。處理紙帶上打出的點來測量加速度。方案二：通過位移之比測量加速度之比將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可以放不同的重物。平衡摩擦后，用黑板擦把兩條細(xì)線同時按壓在木板上。抬起黑板擦，兩小車同時開始運(yùn)動，按下黑板擦，兩小車同時停下來。用刻度尺測出兩小車移動的位移x1、x2。由于兩小車運(yùn)動時間t相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比。在盤中重物相同的情況下，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。實驗方案設(shè)計：1.實驗前,為什么要將木板的一端墊高?

將木板的一端墊高的目的是補(bǔ)償阻力。2.如果要使小車所受細(xì)線的拉力充當(dāng)其合力,需要滿足哪些條件?

在不掛槽碼時,將木板傾斜一定角度,補(bǔ)償小車所受阻力,使之做勻速直線運(yùn)動,然后加掛槽碼,且使細(xì)線與木板平行,此時可認(rèn)為小車所受細(xì)線拉力是其所受合力。3.在槽碼加速下降過程中,槽碼的重力和細(xì)線的拉力大小相等嗎?滿足什么條件時,可以認(rèn)為二者近似相等?

不相等,重力大于細(xì)線的拉力。在槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時,可以認(rèn)為二者大小近似相等。如圖所示,把長木板沒有定滑輪的一端適當(dāng)墊高,練習(xí)用“阻力補(bǔ)償法”來消除阻力對加速度的影響。(1)阻力補(bǔ)償時要不要掛槽碼?要不要系上紙帶?理由是什么?(2)阻力補(bǔ)償?shù)脑硎鞘裁?(3)怎樣判斷恰好進(jìn)行了阻力補(bǔ)償?(1)阻力補(bǔ)償時不要掛槽碼,因為不能有拉力。小車后面要系上紙帶,因為紙帶受到的阻力也要進(jìn)行補(bǔ)償。(2)將長木板傾斜進(jìn)行阻力補(bǔ)償,其實是讓小車的重力沿著長木板的分力恰好跟阻力平衡,以消除阻力的影響。(3)輕推小車,當(dāng)紙帶上的點跡均勻,即小車做勻速直線運(yùn)動時,阻力就恰好進(jìn)行了補(bǔ)償。實驗方案設(shè)計：用砝碼的總重力代替繩子的拉力,1、實驗前需平衡摩擦力（補(bǔ)償阻力）。2、槽碼的總質(zhì)量m必需遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M。3、細(xì)繩要與長木板平行。實驗器材：研究對象：小車質(zhì)量不變時實驗?zāi)康模貉芯恳欢ㄙ|(zhì)量M的小車，加速度a與力F的關(guān)系。傾斜軌道小車小桶打點計時器紙帶Mm砝碼1、控制小車M不變，改變小桶中的砝碼個數(shù)，從而改變繩子的拉力。2、重復(fù)幾次，探究M一定時，a與F的關(guān)系。F=mg注意事項：(1)小桶和砝碼的質(zhì)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，這樣小車受到的拉力才等于砝碼的重力。(2)要將長木板的一端適當(dāng)墊高，用小車的重力的分力將摩擦力平衡掉。(3)控制變量法：m不變，F(xiàn)變時：改變懸掛鉤碼的個數(shù)。F不變，m變時：在小車上放上鉤碼。注意事項平衡摩擦力時不要掛小盤，平衡摩擦力后，不管以后是改變小盤中重物的質(zhì)量，還是改變小車上所加砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。2.實驗時要先接通電源后放開小車。3.實驗中必須滿足小車和小車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物和小盤的總質(zhì)量。只有如此，重物和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等。4.每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器(或盡量遠(yuǎn)離帶滑輪的一端)，且在小車到達(dá)滑輪前應(yīng)按住小車。5.作圖線時，要使盡可能多的點落在所作直線上，不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點應(yīng)該舍去不予考慮。

編號物理量12345a/（m·s-2）F/N1.探究加速度與所受合外力的關(guān)系：實驗數(shù)據(jù)的記錄與分析保證小車的質(zhì)量不變，在小盤上依次增加砝碼的個數(shù)，目的是改變對小車的拉力。根據(jù)得到的紙帶計算每一次小車的加速度，與相應(yīng)砝碼質(zhì)量記為一組數(shù)據(jù)。并將得到的多組數(shù)據(jù)填入下表。加速度與力的關(guān)系0.100.200.300.400.500.1460.3020.4280.5920.751F/NO0.100.200.300.400.500.200.400.600.801.00+++++加速度a與拉力F成正比如果a-F圖像如下圖所示，是什么原因呢？(小車質(zhì)量一定)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(斜面傾角偏小)平衡摩擦力過度(斜面傾角偏大)圖線的斜率減小，質(zhì)量變大，未滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，即所掛鉤碼的質(zhì)量太大。/kg-1O0.4000.5000.7501.0001.2000.8610.6920.4700.3520.2900.501.001.502.002.500.200.400.600.801.00+++++加速度a與質(zhì)量m成反比(小車所受拉力一定)加速度與質(zhì)量的關(guān)系m/kgOkgm·s-20.2500.5000.7501.0001.2500.200.400.600.801.00+++++/kg-12.502.001.331.000.83化曲為直a/（m·s-2）F/N0以a為縱軸，F(xiàn)為橫軸建立坐標(biāo)系，利用圖像尋找二者數(shù)量關(guān)系。發(fā)現(xiàn)這些點大致在一條過原點的直線上，說明a與F成正比。繪制完圖像后，有可能出現(xiàn)如下面甲乙兩圖的情況甲圖乙圖甲圖由縱截距可知，在拉力為0時，小車仍有加速度，所以是因為平衡摩擦力時，斜面傾斜角過大導(dǎo)致。乙圖由橫截距可知，在拉力為某一值時，小車才有加速度，所以是因為平衡摩擦力時，斜面傾斜角過小導(dǎo)致。誤差分析a/m·s-2F/N0aamm0FFm0g懸掛物的質(zhì)量m0要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量m誤差分析操作要領(lǐng)(1)平衡：必須平衡摩擦力(改變小車或重物質(zhì)量，無需重新平衡摩擦力)(2)質(zhì)量：重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量(若使用力傳感器，或以小車與重物的系統(tǒng)為研究對象無需滿足此要求)(3)要測量的物理量：①小車與其上砝碼的總質(zhì)量(天平)；②小車受到的拉力(約等于重物的重力)；③小車的加速度(根據(jù)紙帶用逐差法或根據(jù)光電門數(shù)據(jù)計算加速度)(4)其他：細(xì)繩與長木板平行；小車從靠近打點計時器的位置釋放，在到達(dá)定滑輪前按住小車，實驗時先接通電源，后釋放小車【例題1】如圖所示，某同學(xué)利用圖示裝置做“探究加速度與物體所受合力的關(guān)系”的實驗。在氣墊導(dǎo)軌上安裝了兩個光電門1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊通過繞過兩個滑輪的細(xì)繩與彈簧秤相連，實驗時改變鉤碼的質(zhì)量，讀出彈簧秤的不同示數(shù)F，不計細(xì)繩與滑輪之間的摩擦力。根據(jù)實驗原理圖，本實驗__________(選填“需要”或“不需要”)將帶滑輪的氣墊導(dǎo)軌右端墊高，以平衡摩擦力；實驗中__________(填“一定要”或“不必要”)用天平測出所掛鉤碼的質(zhì)量；滑塊(含遮光條)的加速度__________(選填“大于”“等于”或“小于”)鉤碼的加速度?！緟⒖即鸢浮坎恍枰?/p>

不必要

大于【典例2】用如圖甲所示裝置探究小車加速度與其質(zhì)量的關(guān)系，圖乙是其俯視圖，實驗操作步驟如下：（1）取兩個相同的小車A、B，放在光滑的水平桌面上，小車的左端各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個相同的重物，小車的右端各系一條細(xì)繩，細(xì)繩另一端用夾子固定；（2）A車質(zhì)量為mA，通過在B車上加砝碼改變B車質(zhì)量，B車和車上砝碼的總質(zhì)量為mB