第二节第二节 实验实验 探求加速度与力、质量的关系探求加速度与力、质量的关系 二、实验设计二、实验设计 研讨做匀加速运研讨做匀加速运动的小车的加速度动的小车的加速度a a与所受拉力与所受拉力F F及小车及小车的质量的质量M M的关系的关系需求测定的物理量：需求测定的物理量：a a、F F、M M小车质量小车质量MM用天平丈量用天平丈量小车所受拉力合力小车所受拉力合力FF与托盘和砝码的重力相等？与托盘和砝码的重力相等？小车的加速度小车的加速度a a 1在质量一样时：研讨加速度在质量一样时：研讨加速度a和外力和外力F的关系的关系一、研讨方法：一、研讨方法：2在一样外力作用下：研讨加速度在一样外力作用下：研讨加速度a和质量和质量m的关系的关系控制变量法控制变量法0 1 2 3 4 5 621413TSSa 22523TSSa 23633TSSa 1234561232a+a+a(S+S+S)-(S+S+S)a=39T测定小车的加速度测定小车的加速度a a 的方法：的方法：1 1用打点计时器打得的纸带求小车的加速度用打点计时器打得的纸带求小车的加速度2 2用公式：用公式：22txa 221atx 测出测出x与对应的时间与对应的时间t，那么可求出加速度，那么可求出加速度小车从静止开场做匀加速运动时小车从静止开场做匀加速运动时 假设测出两辆初速度为零的匀加速运动的小车在一样时间内假设测出两辆初速度为零的匀加速运动的小车在一样时间内的位移的位移x1x1、x2x2，那么位移之比就是加速度之比，即：，那么位移之比就是加速度之比，即：2121xxaa 两辆小车并排放置，前端各系一条细绳，细绳两辆小车并排放置，前端各系一条细绳，细绳的另一跨过定滑轮各挂钩码，两小车后端也各系一的另一跨过定滑轮各挂钩码，两小车后端也各系一条细绳，一同被一个夹子夹着使两车静止条细绳，一同被一个夹子夹着使两车静止 翻开夹子，两车同时开场运动，关上夹子，翻开夹子，两车同时开场运动，关上夹子，两车同时停下来，可保证两车运动时间一样。
两车同时停下来，可保证两车运动时间一样测出两车的位移，就可知道它们加速度的关系测出两车的位移，就可知道它们加速度的关系实验一、实验一、(1)两车质量一样，所受拉力合力：两车质量一样，所受拉力合力：2121 FF让两车由静止开场匀加让两车由静止开场匀加速运动一样时间，测出它速运动一样时间，测出它们的位移们的位移x x、x x实验实验实验景象：实验景象：2121 xx那么：那么：2121 aa实验结论：物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比实验结论：物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比2121FFaa 或或Fa 即：即：几点阐明：几点阐明：1 1假设让多辆小车由静止开场匀加速运动一样时间假设让多辆小车由静止开场匀加速运动一样时间 在质量一定的情况下，测得多个外力在质量一定的情况下，测得多个外力 F1 F1、F2F2、F3F3对应的加速度对应的加速度a1a1、a2a2、a3a3 可画出可画出aFaF图象，并从中得图象，并从中得出结论，那么所得结论更可靠出结论，那么所得结论更可靠Fa实验结论：实验结论：物体质量一定时，物体的加速度与物体质量一定时，物体的加速度与所受外力成正比所受外力成正比Fa 即：即：(2)两车所受拉力合力一样两车所受拉力合力一样，质量不同：，质量不同：3221mm让两车由静止开场匀加让两车由静止开场匀加速运动一样时间，测出它速运动一样时间，测出它们的位移们的位移x x、x x实验实验实验景象：实验景象：2321xx那么：那么：2321aa实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比1221mmaa 或或ma1 即：即：在受力一定的情况下，测得多辆小车质量分别为在受力一定的情况下，测得多辆小车质量分别为m1m1、m2m2、m3m3时对应的加速度时对应的加速度a1a1、a2a2、a3a3 可画出可画出amam图象应为图象应为 改画为改画为 图象图象ma1实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比实验结论：物体受力一定时，物体的加速度与其质量成反比ma1 即：即：需求测定的物理量：需求测定的物理量：a a、F F、m m小车质量小车质量mm用天平丈量用天平丈量,可以用钩码改蜕变量可以用钩码改蜕变量小车所受拉力合力小车所受拉力合力FF与沙和沙桶的总重力相等与沙和沙桶的总重力相等?小车的加速度小车的加速度a a 用打点计时器打得的纸带求小车的加速度用打点计时器打得的纸带求小车的加速度三、实验设计三、实验设计2 2：实验安装：实验安装：实验器材：实验器材：砝码假设干用来改动小车质量砝码假设干用来改动小车质量天平用来丈量沙桶与沙的总质量天平用来丈量沙桶与沙的总质量纸带、纸带、小车、小车、带定滑轮的长木板、带定滑轮的长木板、沙桶和沙、沙桶和沙、细线、细线、打点计时器、打点计时器、交流电源、交流电源、刻度尺刻度尺复写纸、复写纸、4实验步骤及数据处置实验步骤及数据处置1 1、研讨坚持小车的质量不变时，加速度与力的关系、研讨坚持小车的质量不变时，加速度与力的关系在小车前端系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮下端可挂沙桶。
在小车前端系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮下端可挂沙桶细绳平行轨道、纸带拉直细绳平行轨道、纸带拉直将打点计时器固定于长板上将打点计时器固定于长板上,将小车放在程度板上将小车放在程度板上,在小车的在小车的后面安装一条打点计时的纸带后面安装一条打点计时的纸带微抬起平板有打点计时器的一端，使小车恰好能沿平板匀微抬起平板有打点计时器的一端，使小车恰好能沿平板匀速滑下，用另一平板插入程度板下平衡摩擦力速滑下，用另一平板插入程度板下平衡摩擦力小车附小车附带纸带但不要挂沙桶带纸带但不要挂沙桶让小车停在打点计时器附近让小车停在打点计时器附近,在细绳下端挂上沙桶，先按下在细绳下端挂上沙桶，先按下打点计时器开关，再放开小车，使小车做匀加速运动小车所打点计时器开关，再放开小车，使小车做匀加速运动小车所受合力与沙桶和沙的总重力相等受合力与沙桶和沙的总重力相等记下小车遭到的合力的数值记下小车遭到的合力的数值,利用纸带计算相应的加速度的利用纸带计算相应的加速度的数值，填入表格内数值，填入表格内结论：坚持物体的质量不变时，加速度与合力成正比结论：坚持物体的质量不变时，加速度与合力成正比增减沙桶中的沙子，改动小车所遭到的合力，再反复上述实增减沙桶中的沙子，改动小车所遭到的合力，再反复上述实验验4 4次，将小车所受合力的不同数值和相应的加速度填入表格。
次，将小车所受合力的不同数值和相应的加速度填入表格将得到的数据处置到图象上，作出将得到的数据处置到图象上，作出aFaF的图象的图象实验次数实验次数加速度加速度a/ms-2小车受力小车受力F/N1 1 2 2 3 34 45 5 FaO这些点在一条过这些点在一条过原点的直线上原点的直线上 2 2、研讨物体受力不变时，加速度与质量的关系、研讨物体受力不变时，加速度与质量的关系 将上述实验过程中，所挂沙桶和沙的重力不变，改动小车质量将上述实验过程中，所挂沙桶和沙的重力不变，改动小车质量4 4次，记下记下小车质量的不同数值及测出相应的加速度的数值，次，记下记下小车质量的不同数值及测出相应的加速度的数值，填入表格填入表格实验次实验次数数加速度加速度a/ms-2小车质量小车质量m/kg小车质量倒数小车质量倒数1/m1 1 2 2 3 34 45 5 得到的数据处置到图象上，作出得到的数据处置到图象上，作出a1/ma1/m的图象的图象1/maO点在一条过原点的直线上点在一条过原点的直线上 结论：坚持物体合力不变时，加速结论：坚持物体合力不变时，加速度与质量成反比度与质量成反比测数据前必需求平衡摩擦，否那么作出的图线将不过原点测数据前必需求平衡摩擦，否那么作出的图线将不过原点满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质量满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质量:挂托盘与砝码的总挂托盘与砝码的总质量逐渐加大，但不要过大，质量过大，会使图象线性变差质量逐渐加大，但不要过大，质量过大，会使图象线性变差 误差分析误差分析FaO图图1FaO图图2平衡摩擦力时平衡摩擦力时倾角过大倾角过大 未平衡摩擦力未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角过小或平衡摩擦力时倾角过小托盘与砝码的质量没托盘与砝码的质量没有远小于小车质量有远小于小车质量 图图1 1、2 2中图线斜率中图线斜率都表都表示小车与砝码总质量的倒数示小车与砝码总质量的倒数 图线图线3斜率斜率表示表示合力合力F 1/maO图图3横轴截距横轴截距表示小车表示小车所受的阻力大小所受的阻力大小 实验留意一：平衡小车的摩擦力实验留意一：平衡小车的摩擦力关于小车的受力情况：关于小车的受力情况：FNFfGmm研讨研讨a与与F合力的关系合力的关系平衡摩擦力平衡摩擦力小车重力沿斜面方向的小车重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡分力与摩擦力相平衡绳子的拉力就等于小车所受合力绳子的拉力就等于小车所受合力调理定滑轮使绳与导轨平行调理定滑轮使绳与导轨平行轻推一下小车轻推一下小车,小车小车可作匀速直线运动可作匀速直线运动平衡摩擦力平衡摩擦力小车附小车附带纸带但不要挂重物带纸带但不要挂重物mF=0.5NG=0.5Nm=50克克mF=0.5Nmma1a2m实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质量量a1 a2只需当只需当mm m m时时 ：a1 a2实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质实验留意二：满足托盘与砝码的总质量远小于小车的质量量。