《實驗：探究加速度與力、質量的關系》運動和力的關系PPT
第一部分內容：實驗基礎
實驗目的
1．學會用“控制變量法”探究加速度與力、質量的定量關系。
2．學會用圖像法研究加速度與質量、加速度與力之間的關系。
3．學會“化曲為直”法研究變量間的關系。
實驗原理
1．實驗思路：控制變量法
(1)保持研究對象即小車的質量不變，通過改變懸掛槽碼的個數改變小車所受的拉力，測出小車的對應加速度，驗證加速度是否與作用力成正比。
(2)保持懸掛槽碼的個數不變，即保持作用力不變，改變研究對象即小車的質量，測出小車的對應加速度，驗證加速度是否與質量成反比。
2．方案設計
(1)三個物理量的測量
①小車質量的測量：利用天平測出，在小車上增減砝碼可改變小車的質量。
②拉力的測量：當懸掛的槽碼的質量遠小于小車質量的情況下，可以認為槽碼的重力近似等于小車所受的拉力(合外力)。
③加速度的測量：由紙帶根據公式Δx＝aT2，結合逐差法計算出小車的加速度。
(2)實驗數據的處理——圖像法、“化曲為直”法
①研究加速度a和力F的關系
以加速度a為縱坐標，力F為橫坐標，根據測量數據描點，然后作出圖像，如圖甲所示。若圖像是一條通過原點的直線，則說明a與F成正比。
②研究加速度a與質量m的關系
如圖乙所示，因為am圖像是曲線，檢查am圖像是否是雙曲線，就能判斷它們之間是否存在反比例關系，但檢查這條曲線是否是雙曲線，直接判斷有困難。若a和m成反比，則a與1m必成正比。我們采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標，以1m為橫坐標，作出a1m圖像，若a1m 圖像是一條過原點的直線，說明a與1m成正比，即a與m成反比。
誤差分析
1．系統誤差
本實驗用槽碼的重力mg代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于槽碼的重力。槽碼的質量越接近于小車的質量，誤差越大；反之，槽碼的質量越小于小車的質量，由此引起的誤差就越小。因此，滿足槽碼的質量遠小于小車的質量的目的就是為了減小因實驗原理不完善而引起的誤差。
2．偶然誤差
摩擦力平衡不準確、質量測量不準確、計數點間距測量不準確、紙帶和細繩不嚴格與木板平行都會引起誤差。
注意事項
1．打點前小車應靠近打點計時器且應先接通電源后釋放小車。
2．在平衡摩擦力時，不需要懸掛槽碼，但小車應連接紙帶且接通電源。用手輕輕地給小車一個初速度，如果在紙帶上打出的點的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。
3．改變懸掛槽碼的個數的過程中，要始終保證槽碼的總質量遠小于小車的質量。
4．作圖時應使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能的對稱分布在直線的兩側，但若遇到個別偏離較遠的點可舍去。
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實驗探究加速度與力質量的關系PPT，第二部分內容：實驗考點
考點一 實驗原理與操作
[典例1]在研究作用力F一定時，小車的加速度a與小車(含砝碼)質量M的關系的實驗中，某同學安裝的實驗裝置和設計的實驗步驟如下：
A．用天平稱出小車和槽碼的質量
B．按圖安裝好實驗器材
C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛槽碼
D．將電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質量
E．保持槽碼的質量不變，增加小車上的砝碼個數，并記錄每次增加后的M值，重復上述實驗
F．分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值
G．作aM關系圖像，并由圖像確定a與M的關系
(1)請改正實驗裝置圖中的錯誤。
①電磁打點計時器位置________________；
②小車位置__________________________；
③滑輪位置__________________________。
(2)該同學漏掉的重要實驗步驟是________，該步驟應排在步驟________之后。
(3)在上述步驟中，有錯誤的是步驟__________，應把________________改為________________。
(4)在上述步驟中，處理不恰當的是步驟________，應把________________改為________________。
[對點訓練]
1．在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學方法：
(1)實驗環境的等效法：____________；
(2)實驗條件設計的科學方法：____________；
(3)實驗原理的簡化：______________，即當小車質量M車≫m槽碼時，細繩對小車的拉力大小近似等于槽碼的重力m槽碼g；
(4)實驗數據處理的科學方法：____________；
(5)由aM車圖像轉化為a1M車圖像，所用的科學方法：____________。
(以上各題均填“理想實驗法”、“圖像法”、“平衡摩擦力法”、“化曲為直法”、“控制變量法”或“近似法”)
考點二 數據處理和誤差分析
[典例2] “探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置如圖所示。
(1)下列說法正確的是________。
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后接通電源
C．本實驗槽碼B的質量應遠大于小車A的質量
D．在用圖像探究加速度與質量關系時，應作a1mA圖像
(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墊高，其目的是______。但他把長木板的右端墊得過高，使得傾角過大。用a表示小車的加速度，F表示細線作用于小車的拉力。他繪出的aF關系圖像是________。
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