《加速度与力、质量的关系》牛顿运动定律PPT课件

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《加速度与力、质量的关系》牛顿运动定律PPT课件
第一部分内容：实验基础
实验目的
1.探究加速度与力、质量的关系。
2.学会用控制变量法探索物理规律。
实验器材
带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺。
实验原理与设计
1．实验的基本思路——控制变量法
(1)保持小车的质量不变，通过增减重物的方式改变作用于小车的拉力F，测出小车的对应加速度a，可得a与F的关系。
(2)保持拉力F不变，通过在小车上增减砝码的方式改变小车的质量m，测出小车的对应加速度a，可得a与m的关系。
2．实验设计关键点——测小车的合外力
(1)木板无滑轮的一端垫高，小车受到的重力沿斜面方向的分力抵消小车受到的摩擦力及其他阻力。
(2)所挂重物的质量远小于小车质量，重物的重力大小近似等于小车所受的合外力大小。
实验步骤
(1)将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。
(2)用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。
(3)在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量应远小于小车质量。
(4)将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，稍后再将小车由静止释放。打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度。保持小车质量不变，增加重物的质量(重物总质量仍远小于小车质量)，重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来。
(5)保持重物不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来。
数据分析
(1)小车质量m一定时，将所受拉力F与相应加速度a的实验数据填入表1中；拉力F一定时，将小车质量m与相应加速度a的实验数据填入表2中。
实验结论
分析数据及图像，得到的实验结论：
1对同一物体，当m不变时，a和F成正比。
2对不同物体，当F不变时，a和m成反比。
... ... ...
加速度与力质量的关系PPT，第二部分内容：实验考点
考点一 实验原理与操作
[典例1]　用如图所示的装置研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：
A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量；
B．按图安装好实验器材；
C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶；
D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车的质量M；
E．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；
F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；
G．作a-M关系图像，并由图像确定a和M的关系。
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后。
(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把________________改为____________________。
(3)在上述步骤中，处理不恰当的是__________，应把________改为________。
[关键点拨]
关于平衡摩擦力的三点说明
(1)在木板无定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直到小车不挂重物时带动纸带能在木板上匀速运动为止。
(2)摩擦力是否被完全平衡的判断方法是看打点计时器在纸带上打出的点间隔是否均匀，若打出的点间隔均匀就说明小车做匀速运动，也就完全平衡摩擦力了。
(3)平衡摩擦力是指小车所受的重力沿斜面的分力与小车所受阻力大小相等，即mgsin θ＝μmgcos θ，等式两边m可消去，所以平衡摩擦力后，不管是改变重物的质量还是改变小车的质量，都不需重新平衡摩擦力。
[对点训练]
1．(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关，要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是________________。
(2)某同学的实验方案如图所示，她想用沙桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：
a．用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是__________________________________________________。
b．使沙桶的总质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于________________。
(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：
A．利用公式a＝2xt2计算；
B．利用逐差法根据a＝ΔxT2计算。
两种方案中，你认为选择方案________比较合理。
考点二 数据处理和误差分析
[典例2]　“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。
(1)下列说法正确的是________。
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量
D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-1mA图像
(2)某同学在实验中，打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中s1＝7.06 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.30 cm、s4＝8.92 cm，已知交流电的频率为50 Hz，则纸带加速度的大小是______ m/s2。(保留两位有效数字)
(3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是____________。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。他绘出的a-F关系图像是________。
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