新人教版高中物理必修第一冊(cè)課件：42實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

1、2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、 質(zhì)量的關(guān)系第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律.2.會(huì)測(cè)量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體運(yùn)動(dòng)的aF、a 圖像.3.能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖象得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.科學(xué)探究：學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求1.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律.科學(xué)探究明確原理提煉方法精析典題提升能力隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN明確原理提煉方法精析典題提升能力隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)內(nèi)容索明確原理提煉方法01明確原理提煉方法011.探究加速度與力的關(guān)系保持小車 不變，通過(guò)改變 改變小車所受的拉力，測(cè)得不同拉力下小車運(yùn)

2、動(dòng)的加速度，分析加速度與拉力的定量關(guān)系.2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持小車所受的 不變，通過(guò)在小車上 改變小車的質(zhì)量，測(cè)得不同質(zhì)量對(duì)應(yīng)的加速度，分析加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系.實(shí)驗(yàn)思路控制變量法一質(zhì)量槽碼的個(gè)數(shù)拉力增加重物1.探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)思路控制變量法一質(zhì)量槽碼的個(gè)1.質(zhì)量的測(cè)量：用 測(cè)量.在小車中 可改變小車的質(zhì)量.2.加速度的測(cè)量(1)方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用 測(cè)量位移x，用 測(cè)量發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t，然后由a 計(jì)算出加速度a.(2)方法2：由紙帶根據(jù)公式xaT2，結(jié)合逐差法計(jì)算出小車的加速度.(3)方法3：不直接測(cè)量加速度，求加速度之比，例如：讓兩個(gè)做初

3、速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，測(cè)出各自的位移x1、x2，則 ，把加速度的測(cè)量轉(zhuǎn)換成 的測(cè)量.物理量的測(cè)量二天平增減砝碼刻度尺秒表位移1.質(zhì)量的測(cè)量：用 測(cè)量.在小車中 3.力的測(cè)量在阻力得到補(bǔ)償?shù)那闆r下，小車受到的 等于物體所受的合力，在槽碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量 時(shí)，可認(rèn)為小車所受的拉力近似等于 .拉力小得多槽碼所受的重力3.力的測(cè)量拉力小得多槽碼所受的重力實(shí)驗(yàn)器材三小車、砝碼、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、 、紙帶、 、 .刻度尺交流電源天平實(shí)驗(yàn)器材三小車、砝碼、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、墊1.用 測(cè)出小車的質(zhì)量m，并把數(shù)值記錄下來(lái).2.按如圖

4、1所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車上先不系細(xì)繩).進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(以參考案例1為例)四天平3.補(bǔ)償阻力：在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復(fù)移動(dòng)墊木位置，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，直到輕推小車使小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持 運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)，此時(shí)小車重力沿斜面方向的分力等于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力和長(zhǎng)木板的摩擦阻力及其他阻力之和.圖1勻速直線1.用 測(cè)出小車的質(zhì)量m，并把數(shù)值記錄下來(lái)4.用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系在小車上，另一端掛上槽碼.保持小車質(zhì)量不變，改變槽碼的個(gè)數(shù)，以改變小車所受的拉力.處理紙帶，測(cè)出加速度，將結(jié)果填入表1中.表1小車質(zhì)量一定拉力F/N加速度a/(ms2)5.保持槽碼個(gè)數(shù)不變，即

5、保持小車所受的拉力不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度，把數(shù)據(jù)記錄在表2中.表2小車所受的拉力一定質(zhì)量m/kg加速度a/(ms2)4.用細(xì)繩繞過(guò)定滑輪系在小車上，另一端掛上槽碼.保持小車質(zhì)量1.分析加速度a與力F的定量關(guān)系由表1中記錄的數(shù)據(jù)，以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出aF圖像，如圖2所示，若圖像是一條 ，就能說(shuō)明a與F成 .數(shù)據(jù)分析五通過(guò)原點(diǎn)的直線正比圖2拉力F/N加速度a/(ms2)1.分析加速度a與力F的定量關(guān)系數(shù)據(jù)分析五通過(guò)原點(diǎn)的直線正比2.分析加速度a與質(zhì)量m的定量關(guān)系過(guò)原點(diǎn)的直線正比反比圖33.實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物

6、體的加速度a與所受拉力F成 .(2)保持拉力F不變時(shí)，物體的加速度a與質(zhì)量m成 .正比反比質(zhì)量m/kg加速度a/(ms2)2.分析加速度a與質(zhì)量m的定量關(guān)系過(guò)原點(diǎn)的直線正比反比圖331.打點(diǎn)前小車應(yīng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先 后 .2.在補(bǔ)償阻力時(shí)， (選填“要”或“不要”)懸掛槽碼，但小車應(yīng)連著紙帶且啟動(dòng)計(jì)時(shí)器.用手輕輕地給小車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔 ，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.改變槽碼的質(zhì)量的過(guò)程中，要始終保證槽碼的質(zhì)量 小車的質(zhì)量.4.作圖時(shí)應(yīng)使所作的 通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能地均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去.注意事

7、項(xiàng)六靠近啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 放開(kāi)小車不要均勻遠(yuǎn)小于直線1.打點(diǎn)前小車應(yīng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先 02精析典題提升能力02精析典題提升能力例1用如圖4所示的裝置探究在拉力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量m的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A.用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量B.按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材C.把輕繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪連接在小桶上D.將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，放開(kāi)小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量E.保持小桶及桶內(nèi)沙子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的m值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F.分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值G

8、.作am圖像，并由圖像確定a與m的關(guān)系實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作一圖4例1用如圖4所示的裝置探究在拉力F一定時(shí)，小車的加速度a與(1)該同學(xué)漏掉的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該步驟應(yīng)排在步驟_之后.補(bǔ)償阻力B解析實(shí)驗(yàn)中把小桶及桶內(nèi)沙子的重力之和看成與小車所受拉力大小相等，沒(méi)有考慮摩擦力，故必須補(bǔ)償阻力且應(yīng)排在步驟B之后.(1)該同學(xué)漏掉的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟_，應(yīng)把_改為_(kāi).D6 V電壓的蓄電池解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上將無(wú)法工作，必須接在46 V的交流電源上.46 V的交流電源(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟_，應(yīng)把_(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)?/p>

9、是步驟_，應(yīng)把_改為_(kāi).解析作am圖像，得到的是曲線，很難進(jìn)行正確的判斷，必須“化曲為直”，改作a 圖像.Gam圖像(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E_，應(yīng)把_實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理二例2某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“探究加速度a與物體所受合力F及物體質(zhì)量m的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖5所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖(交流電源的頻率為50 Hz).圖5(1)圖6所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為_(kāi) m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖63.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理二例2某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“探究加速度a與物體所受解析在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)，從紙帶上可得到四段位移，因此可以用逐差法計(jì)算加速度.已知x16.19 cm，x26.

10、70 cm，x37.21 cm，x47.72 cm，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)周期T 0.02 s由逐差法可得x3x12a1(2T)2，x4x22a2(2T)2解析在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)，從紙帶上可得到四段位移，因此可(2)保持沙和沙桶的質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對(duì)應(yīng)的 ，數(shù)據(jù)如下表.答案見(jiàn)解析圖序號(hào)12345678小車加速度a/(ms2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67 /kg14.003.453.032.502.001.411.000.60請(qǐng)?jiān)趫D7甲所示

11、的坐標(biāo)紙中畫(huà)出a 圖線，由圖線可得小車的加速度a與質(zhì)量的倒數(shù) 之間的關(guān)系式為_(kāi).圖7(2)保持沙和沙桶的質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加新人教版高中物理必修第一冊(cè)精品課件：4(3)保持小車的質(zhì)量不變，改變沙和沙桶的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線，如圖乙所示.該圖線不通過(guò)原點(diǎn)，其主要原因是_.解析由aF圖線可知，F(xiàn)增大到某一值時(shí)小車開(kāi)始有加速度，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有補(bǔ)償阻力或者補(bǔ)償阻力不足.實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有補(bǔ)償阻力或者補(bǔ)償阻力不足(3)保持小車的質(zhì)量不變，改變沙和沙桶的質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三例3某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究當(dāng)合外力一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加

12、速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系.(1)已知兩個(gè)光電門中心之間的距離x24 cm，遮光條的寬度d0.52 cm.該實(shí)驗(yàn)小組在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從如圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器可以讀出遮光條通過(guò)光圖8電門1的時(shí)間t1，遮光條通過(guò)光電門2的時(shí)間t2，則滑塊經(jīng)過(guò)光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v1_，滑塊經(jīng)過(guò)光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度的表達(dá)式v2_，則滑塊的加速度的表達(dá)式a_.(以上表達(dá)式均用字母表示)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三例3某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)探究解析遮光條的寬度很小，遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間極短，遮光條在極短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可看成勻速運(yùn)動(dòng)，遮光條從光電門2到光電門1做勻加速運(yùn)動(dòng)，解析遮光條的寬度很小，遮光條

13、通過(guò)光電門的時(shí)間極短，遮光條在(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實(shí)驗(yàn)，得到如表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)分析表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是_.解析當(dāng)合外力一定時(shí)，在誤差允許的范圍內(nèi)，物體質(zhì)量和加速度的乘積近似相等，所以加速度跟質(zhì)量成反比.m/g250300350400500800a/(ms2)2.021.651.331.251.000.63 /kg14.003.332.862.502.001.25當(dāng)合外力一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度跟物體的質(zhì)量成反比(2)在本次實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實(shí)驗(yàn)(3)現(xiàn)需通過(guò)圖像進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，請(qǐng)利用表格數(shù)據(jù)，在圖9坐標(biāo)系中描點(diǎn)并作出相

14、應(yīng)的圖像.解析如圖所示.m/g250300350400500800a/(ms2)2.021.651.331.251.000.63 /kg14.003.332.862.502.001.25答案見(jiàn)解析圖圖9(3)現(xiàn)需通過(guò)圖像進(jìn)一步驗(yàn)證你的結(jié)論，請(qǐng)利用表格數(shù)據(jù)，在圖9總結(jié)提升在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)：1.用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板利用氣墊導(dǎo)軌替代長(zhǎng)木板做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要補(bǔ)償阻力，其他實(shí)驗(yàn)步驟不變.2.利用光電門測(cè)加速度總結(jié)提升在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為減小實(shí)驗(yàn)誤3.利用位移傳感器測(cè)位移3.利用位移傳感器測(cè)位移03隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)

15、03隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)1231.利用如圖10所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是A.保持小車所受拉力不變，只改變小車的質(zhì)量，就可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系B.保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力，就可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系C.先保持小車所受拉力不變，探究加速度與力的關(guān)系；再保持小車質(zhì)量不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系D.先保持小車質(zhì)量不變，探究加速度與力的關(guān)系；再保持小車所受拉力不變，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系4圖101231.利用如圖10所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，2.(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)

16、量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于補(bǔ)償阻力的說(shuō)法中正確的是A.補(bǔ)償阻力的本質(zhì)就是使小車受到的摩擦力為零B.補(bǔ)償阻力的本質(zhì)就是使小車所受的重力沿斜面方向的分力與所受到的阻力相平衡C.補(bǔ)償阻力的目的就是要使小車所受的合力等于槽碼通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車施加的拉力D.補(bǔ)償阻力是否成功，可由小車拖動(dòng)由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡是否均勻而確定12342.(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于補(bǔ)1234解析小車所受的阻力不可避免，補(bǔ)償阻力的本質(zhì)就是使小車的重力沿斜面方向的分力與小車所受的阻力相平衡，A錯(cuò)誤，B正確；補(bǔ)償阻力的目的是使小車所受的合力等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力，C正確；恰好補(bǔ)償阻力時(shí)，小車拖動(dòng)紙帶，不

17、給小車提供拉力，給小車一個(gè)初速度，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡應(yīng)該是均勻的，D正確.1234解析小車所受的阻力不可避免，補(bǔ)償阻力的本質(zhì)就是使小3.(2019黃石市高一上學(xué)期期末)(1)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)組裝了如圖11所示的裝置.圖示實(shí)驗(yàn)裝置中除未補(bǔ)償阻力外，還有一處錯(cuò)誤是_；圖11解析實(shí)驗(yàn)要求拉力是平行于長(zhǎng)木板方向的，題圖中拉小車的細(xì)繩沒(méi)有與長(zhǎng)木板平行.1234拉小車的細(xì)繩沒(méi)有與長(zhǎng)木板平行3.(2019黃石市高一上學(xué)期期末)(1)在“探究加速度與關(guān)于補(bǔ)償阻力的操作過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是_.(填字母代號(hào))A.應(yīng)將長(zhǎng)木板的右端適當(dāng)墊高B.應(yīng)將重物

18、通過(guò)細(xì)繩與小車相連C.應(yīng)將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與小車相連D.如果小車能在長(zhǎng)木板上保持靜止，就表明阻力已經(jīng)得到補(bǔ)償解析補(bǔ)償阻力正確的操作：紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與小車相連，將長(zhǎng)木板的右端適當(dāng)墊高，輕推小車，如果紙帶上的點(diǎn)跡均勻分布，說(shuō)明小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，代表阻力已經(jīng)得到補(bǔ)償.AC1234關(guān)于補(bǔ)償阻力的操作過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是_.(填字母(2)圖12為某次實(shí)驗(yàn)所得的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，E點(diǎn)在刻度尺上的讀數(shù)為_(kāi) cm，可求出小車的加速度為_(kāi) m/s2.解析讀數(shù)為3.80 cm.由題圖中數(shù)據(jù)可知CD1.10 cm，DE1.30 cm，EF1.50 cm，F(xiàn)G1.70 cm，GH1.90 cm，HI2.10 cm，則根據(jù)xaT2得出a0.20 m/s2.3.8012340.20圖12(2)圖12為某次實(shí)驗(yàn)所得的紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為4.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖13甲所示.(1)在補(bǔ)償小車受到的阻力的過(guò)程中，打出