4.2 4.2 实验实验：探究加速度与力探究加速度与力、质量的关系质量的关系1.1.用大小不同的力去推小车，哪一个速度变化用大小不同的力去推小车，哪一个速度变化得快？得快？2.2.用相同的力去推空车和满载的车，哪一个速用相同的力去推空车和满载的车，哪一个速度变化得快？度变化得快？物体的速度发生了改变，就是说物体产生了物体的速度发生了改变，就是说物体产生了加速度。加速度。加速度的大小与加速度的大小与力和质量有什么定量力和质量有什么定量关系呢？关系呢？【思考与交流思考与交流】力大的力大的空车空车1.1.理解加速度大小与力有关，也与质量有关。理解加速度大小与力有关，也与质量有关。2.2.通过实验探究加速度与力和质量的关系。通过实验探究加速度与力和质量的关系。3 3. .理解控制变量法。理解控制变量法。4.4.学会用图像寻找规律。学会用图像寻找规律。( (重点重点) ) 物体的加速度物体的加速度a a与所受到的合外力与所受到的合外力F F、物体质量、物体质量m m有怎样的定量关系？有怎样的定量关系？研究方法研究方法( (控制变量法控制变量法) )保持保持m m不变，研究不变，研究a a与与F F的关系的关系; ; 保持保持F F不变，研究不变，研究a a与与m m的关系。的关系。思考：思考：质量、力与加速度分别如何测量？质量、力与加速度分别如何测量？ 质质 量量 天平天平 恒恒 力力 ？加速度加速度 ？方案一方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。平为器材，研究小车运动。从打点计时器打出从打点计时器打出的纸带计算出小车的纸带计算出小车的加速度的加速度a砝码的总重力砝码的总重力G当作小车受到的当作小车受到的拉力拉力F2 2.如何平衡摩擦力？如何平衡摩擦力？【思考讨论】【思考讨论】1.1.小车在运动方向上受几个力的作用？细绳对小小车在运动方向上受几个力的作用？细绳对小车的拉力等于小车所受的合力吗？车的拉力等于小车所受的合力吗？【例题】如图一个木块正在倾角为【例题】如图一个木块正在倾角为为为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数和摩擦因数和的关系。的关系。3.如果物体的质量变化是否还需要再次平衡摩擦力？如果物体的质量变化是否还需要再次平衡摩擦力？NGcosGsinGNFf所以：所以：问问4：如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力：如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力F，那，那物体现在受到的合外力是多少？物体现在受到的合外力是多少？NF改进后的实验装置图：改进后的实验装置图：纸纸 带带打点计时器打点计时器电源电源砝砝码码把木板一端垫高，把木板一端垫高，平衡小车受到的摩平衡小车受到的摩擦力擦力1.绳子的绳子的拉力拉力等于钩码等于钩码(或者沙桶或者沙桶)的的重重力力吗？为什么？吗？为什么？ 不等于！因为钩码向下加速，不等于！因为钩码向下加速，所以绳子所以绳子的的拉力小于钩拉力小于钩码的重力码的重力。 2.什么情况下钩码（或者沙桶）重力可以近似等于绳什么情况下钩码（或者沙桶）重力可以近似等于绳子拉力，即小车所受的合外力？子拉力，即小车所受的合外力？ 当当钩码（或者沙桶）质量比小车质量小得多钩码（或者沙桶）质量比小车质量小得多时时,绳子绳子的拉力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力近似的拉力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力近似等于砝码的重力。等于砝码的重力。 【思考讨论】【思考讨论】1.用天平测出小车的质量。用天平测出小车的质量。2.摆放好实验装置，摆放好实验装置，平衡摩擦力平衡摩擦力。3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码，将车拉把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码，将车拉到打点计时器附近。到打点计时器附近。4.打开打点计时器电源，打开打点计时器电源，再释放小车再释放小车，得到纸带，得到纸带，并在纸带上计下钩码重量。并在纸带上计下钩码重量。5.改变钩码的重量改变钩码的重量，重复以上的步骤，重复以上的步骤2-3多次。多次。6.控制钩码质量不变，控制钩码质量不变，改变小车质量改变小车质量，再测几组数，再测几组数据。据。7.设计表格，记录实验数据。设计表格，记录实验数据。实验步骤实验步骤保持物体的质量不变保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系：的加速度，分析加速度与力的关系：实验次实验次数数加速加速 小车受力小车受力FN1.2.3.4.5.数据处理数据处理: 图表图表法法实验次实验次数数加速度加速度 小车的总质量小车的总质量mkg1.2.3.4.5.保持物体所受的保持物体所受的力相同力相同，测量不同质量的物体在，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度该力作用下的加速度数据处理数据处理: 图表图表法法数据处理图象法数据处理图象法Fa a0 0结论：结论：aFa0m m1研究加速度研究加速度a与质量与质量m的关系如图所示，因为的关系如图所示，因为a-m图象是曲线，图象是曲线，检查检查a-m图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难若系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难若a和和m成反比，成反比，则则a与与1/m必成正比必成正比,我们采取我们采取“化曲为直化曲为直”的方法以的方法以a为纵坐标，为纵坐标，以以1/m为横坐标，作出为横坐标，作出a-1/m图象，若图象是一条直线，说明图象，若图象是一条直线，说明a与与1/m成正比，即成正比，即a与与m成反比成反比.结论：结论： a1/m实验中为什么不做实验中为什么不做a-ma-m的图像呢？的图像呢？小车小车小车小车夹子夹子方案二：方案二：由于两小同时启动、同时停止由于两小同时启动、同时停止,故运动时间故运动时间相同相同比较法比较法转化为测位移转化为测位移【对点训练】实验后根据实验数据作出了【对点训练】实验后根据实验数据作出了a-Fa-F关系图关系图线如图甲、乙所示，请分析其原因各是什么？线如图甲、乙所示，请分析其原因各是什么？甲甲乙乙没加拉力就产生了加速度，没加拉力就产生了加速度，说明导轨有定滑轮的一端低，说明导轨有定滑轮的一端低，另一端高，导轨与水平面的另一端高，导轨与水平面的夹角太大。夹角太大。当加一定的拉力后，还没产生当加一定的拉力后，还没产生加速度，说明有较大的摩擦力加速度，说明有较大的摩擦力影响，说明还没有平衡摩擦力影响，说明还没有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足。或是平衡摩擦力不足。0a aF0a amm m1 11.1.实验方法：控制变量法实验方法：控制变量法2.2.图像法处理实验数据技巧图像法处理实验数据技巧1.1.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是于平衡摩擦力的说法中正确的是( )( )A.A.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本质就是让小车受到的摩擦力为零的本质就是让小车受到的摩擦力为零B.B.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面的本质就是使小车所受的重力沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C.C.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力所挂砝码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力D.D.“平衡摩擦力平衡摩擦力”是否成功，可根据小车拖动的由打点是否成功，可根据小车拖动的由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀来确定计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀来确定BCDBCD2.2.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中备的实验中备有下列器材：有下列器材：A.A.打点计时器打点计时器;B.;B.天平天平;C.;C.秒表秒表;D.;D.低压交流电源低压交流电源;E.;E.电池电池;F.;F.纸带纸带;G.;G.细绳、砝码、小车、小盘；细绳、砝码、小车、小盘；H.H.薄木薄木板板;I.;I.装有细砂的小桶装有细砂的小桶其中多余的器材其中多余的器材是是_；缺少的器材是缺少的器材是_。C、E 刻度尺、一端带滑轮的长木板刻度尺、一端带滑轮的长木板3.3.如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的数据描绘的a-Fa-F图像图像, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A.A.三条倾斜直线所对应的小车与三条倾斜直线所对应的小车与砝码的质量相同砝码的质量相同B.B.三条倾斜直线所对应的小车与三条倾斜直线所对应的小车与砝码的质量不同砝码的质量不同C.C.直线直线1 1所对应的小车与砝码的质量最大所对应的小车与砝码的质量最大D.D.直线直线3 3所对应的小车与砝码的质量最大所对应的小车与砝码的质量最大BDBD4.4.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中的实验中(1)(1)某小组得到一条打点的纸带某小组得到一条打点的纸带, ,相邻计数点间的相邻计数点间的时间间隔为时间间隔为T,T,且间距且间距x x1 1、x x2 2、x x3 3、x x4 4、x x5 5、x x6 6已量已量出出, ,如图所示如图所示, ,计算计算D D点的瞬时速度的表达式点的瞬时速度的表达式, ,加速加速度的表达式。度的表达式。(2)(2)另一小组在该实验中得到了一组实验数据如下表所示另一小组在该实验中得到了一组实验数据如下表所示F/N F/N 0.196 0.196 0.392 0.392 0.392 0.392 0.588 0.588 0.588 0.588 a/ma/ms s-2-20.25 0.25 0.58 0.58 0.90 0.90 1.20 1.20 1.53 1.53 请在如图所示的坐标系请在如图所示的坐标系中画出中画出a-Fa-F图线。图线。从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是( )( )A.A.实验中没有平衡摩擦力实验中没有平衡摩擦力B.B.实验中平衡摩擦力时木板倾角过小实验中平衡摩擦力时木板倾角过小C.C.实验中平衡摩擦力时木板倾角过大实验中平衡摩擦力时木板倾角过大D.D.实验中小车质量发生变化实验中小车质量发生变化ABAB在前进的路上，主动搬开别人脚下的绊脚在前进的路上，主动搬开别人脚下的绊脚石，有时往往也是为自己铺路。石，有时往往也是为自己铺路。