《加速度與力、質量的關係》牛頓運動定律PPT課件

描述

《加速度與力、質量的關係》牛頓運動定律PPT課件

第一部分內容：實驗基礎

實驗目的

1.探究加速度與力、質量的關係。

2.學會用控制變項法探索物理規律。

實驗器材

附定滑輪的木板、薄墊塊、小車、細繩、重物(小鉤碼或沙桶)、打點計時器、紙帶、交流電源、天平、砝碼、刻度尺。

實驗原理與設計

1．實驗的基本想法—控制變因法

(1)保持小車的質量不變，透過增減重物的方式改變作用於小車的拉力F，測出小車的對應加速度a，可得a與F的關係。

(2)維持拉力F不變，透過在小車上增減砝碼的方式改變小車的質量m，測出小車的對應加速度a，可得a與m的關係。

2．實驗設計關鍵點－測小車的合外力

(1)木板無滑輪的一端墊高，小車受到的重力沿斜面方向的分力抵消小車所受到的摩擦力及其他阻力。

(2)所掛重物的質量遠小於小車質量，重物的重力大小近似等於小車所受的合外力大小。

實驗步驟

(1)將小車置於有定滑輪的木板上，將紙帶穿過打點計時器後掛在小車尾部。

(2)用薄墊塊將木板一端墊高，調整其傾斜程度，直到小車運動時打點計時器在紙帶上打出的點分佈均勻為止。

(3)在細繩一端掛上重物，另一端透過定滑輪繫在小車前端。注意重物質量應遠小於小車質量。

(4)將小車靠近打點計時器後開啟打點計時器，稍後再將小車由靜止釋放。打點計時器在紙帶上打出一系列點，據此計算出小車的加速度。保持小車質量不變，增加重物的質量(重物總質量仍遠小於小車質量)，重複實驗，將小車所受的不同拉力與相應計算出的加速度記錄下來。

(5)保持重物不變，增加或減少小車上的砝碼以改變小車的質量，重複實驗，將小車的質量與相應的加速度記錄下來。

數據分析

(1)小車質量m一定時，將所受拉力F與對應加速度a的實驗數據填入表1中；拉力F一定時，將小車質量m與對應加速度a的實驗數據填入表2中。

實驗結論

分析數據及影像，得到的實驗結論：

1對同一物體，當m不變時，a和F成正比。

2對不同物體，當F不變時，a和m成反比。

加速度與力質量的關係PPT，第二部內容：實驗考點

考點一 實驗原理與操作

[典例1]　用如圖所示的裝置研究作用力F一定時，小車的加速度a與小車質量M的關係，某位同學設計的實驗步驟如下：

A．用天平稱出小車和小桶及內部所裝的沙子質量；

B．按圖安裝好實驗器材；

C．把輕繩繫在小車上並繞過定滑輪懸掛沙桶；

D．將電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上，接上電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，並在紙帶上標明小車的質量M；

E．保持小桶及其中沙的質量不變，增加小車上的砝碼個數，並記錄每次增加後的M值，重複上述實驗；

F．分析每條紙帶，測量並計算出加速度的數值；

G．作aM關係影像，並由影像決定a和M的關係。

(1)該同學漏掉的重要實驗步驟是________，該步驟應排在________步實驗之後。

(2)在上述步驟中，有錯誤的是________，應把________________改為____________________。

(3)在上述步驟中，處理不恰當的是__________，應將________改為________。

[關鍵點撥]

關於平衡摩擦力的三點說明

(1)在木板無定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反覆移動薄木板的位置，直到小車不掛重物時帶動紙帶能在木板上勻速運動為止。

(2)摩擦力是否被完全平衡的判斷方法是看打點計時器在紙帶上打出的點間隔是否均勻，若打出的點間隔均勻就說明小車做勻速運動，也就完全平衡摩擦力了。

(3)平衡摩擦力是指小車所受的重力沿斜面的分力與小車所受阻力大小相等，即mgsin θ＝μmgcos θ，等式兩邊m可消去，所以平衡摩擦力後，不管是改變重物的質量還是改變小車的質量，都不需重新平衡摩擦力。

[對點訓練]

1． (1)我們已經知道，物體的加速度a同時跟合外力F和質量m兩個因素有關，要研究這三個物理量之間的定量關係的思想方法是________________。

(2)某同學的實驗方案如圖所示，她想用沙桶的重力表示小車受到的合外力F，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，她先做了兩方面的調整措施：

a．用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是________________________________________________。

b．使沙桶的總質量遠小於小車的質量，目的是使拉小車的力近似等於________________。

(3)該同學利用實驗中所打出的紙帶求加速度時，處理方案有兩種：

A．利用公式a＝2xt2計算；

B．利用逐差法根據a＝ΔxT2計算。

兩種方案中，你認為選擇方案________比較合理。

考點二 資料處理與誤差分析

[典例2]　「探究加速度與力、質量的關係」的實驗裝置如圖所示。

(1)下列敘述正確的是________。

A．每次改變小車質量時，應重新平衡摩擦力

B．實驗時應先釋放小車後接通電源

C．本實驗砝碼及砝碼盤B的質量應遠大於小車A的質量

D．用影像探討加速度與質量關係時，應作a1mA影像

(2)某同學在實驗中，打出的一條紙帶如圖所示，他選擇了幾個計時點作為計數點，相鄰兩計數點間還有4個計時點沒有標出，其中s1＝7.06 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.30 cm、s4＝8.92 cm，已知交流電的頻率為50 Hz，則紙帶加速度的大小是______ m/s2。 (保留兩位有效數字)

(3)某同學將長木板右端適當地墊高，其目的是____________。但他把長木板的右端墊得太高，使得傾角過大。用a表示小車的加速度，F表示細線作用於小車的拉力。他繪出的aF關係圖像是________。

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更新時間: 2024-09-28

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