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

1、2實驗：探究加速度與力、 質(zhì)量的關(guān)系第四章運動和力的關(guān)系2實驗：探究加速度與力、第四章運動和力的關(guān)系學(xué)科素養(yǎng)與目標要求1.學(xué)會用控制變量法研究物理規(guī)律.2.會測量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體運動的aF、a 圖像.3.能通過實驗數(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)與目標要求1.學(xué)會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落實內(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落實內(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，通過改變 改變小車所受的拉力，測得不同拉力下小車運

2、動的加速度，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，通過在小車上 改變小車的質(zhì)量，測得不同質(zhì)量對應(yīng)的加速度，分析加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系.實驗思路控制變量法一質(zhì)量槽碼的個數(shù)拉力增加重物1.探究加速度與力的關(guān)系實驗思路控制變量法一質(zhì)量槽碼的個1.質(zhì)量的測量：用 測量.在小車中 可改變小車的質(zhì)量.2.加速度的測量(1)方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運動，用 測量位移x，用 測量發(fā)生這段位移所用的時間t，然后由a 計算出加速度a.(2)方法2：由紙帶根據(jù)公式xaT2，結(jié)合逐差法計算出小車的加速度.(3)方法3：不直接測量加速度，求加速度之比，例如：讓兩個做初

3、速度為0的勻加速直線運動的物體運動時間t相等，測出各自的位移x1、x2，則 ，把加速度的測量轉(zhuǎn)換成 的測量.物理量的測量二天平增減砝碼刻度尺秒表位移1.質(zhì)量的測量：用 測量.在小車中 3.力的測量在阻力得到補償?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，可認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.力的測量拉力小得多槽碼所受的重力實驗器材三小車、砝碼、槽碼、細繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點計時器、 、紙帶、 、 .刻度尺交流電源天平實驗器材三小車、砝碼、槽碼、細繩、一端附有定滑輪的長木板、墊1.用 測出小車的質(zhì)量m，并把數(shù)值記錄下來.2.按如圖

4、1所示的裝置把實驗器材安裝好(小車上先不系細繩).進行實驗(以參考案例1為例)四天平3.補償阻力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊上墊木，反復(fù)移動墊木位置，啟動打點計時器，直到輕推小車使小車在斜面上運動時可保持 運動為止(紙帶上相鄰點間距相等)，此時小車重力沿斜面方向的分力等于打點計時器對小車的阻力和長木板的摩擦阻力及其他阻力之和.圖1勻速直線1.用 測出小車的質(zhì)量m，并把數(shù)值記錄下來4.用細繩繞過定滑輪系在小車上，另一端掛上槽碼.保持小車質(zhì)量不變，改變槽碼的個數(shù)，以改變小車所受的拉力.處理紙帶，測出加速度，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)上面的實驗，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.用細繩繞過定滑輪系在小車上，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，力F為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出aF圖像，如圖2所示，若圖像是一條 ，就能說明a與F成 .數(shù)據(jù)分析五通過原點的直線正比圖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)分析五通過原點的直線正比2.分析加速度a與質(zhì)量m的定量關(guān)系過原點的直線正比反比圖33.實驗結(jié)論(1)保持物體質(zhì)量不變時，物

6、體的加速度a與所受拉力F成 .(2)保持拉力F不變時，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)系過原點的直線正比反比圖331.打點前小車應(yīng) 打點計時器且應(yīng)先 后 .2.在補償阻力時， (選填“要”或“不要”)懸掛槽碼，但小車應(yīng)連著紙帶且啟動計時器.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 ，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)量的過程中，要始終保證槽碼的質(zhì)量 小車的質(zhì)量.4.作圖時應(yīng)使所作的 通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能地均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離較遠的點應(yīng)舍去.注意事

7、項六靠近啟動計時器 放開小車不要均勻遠小于直線1.打點前小車應(yīng) 打點計時器且應(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，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)計的實驗步驟如下：A.用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量B.按圖安裝好實驗器材C.把輕繩系在小車上并繞過定滑輪連接在小桶上D.將電磁打點計時器接在6 V電壓的蓄電池上，啟動計時器，放開小車，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(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數(shù)，并記錄每次增加后的m值，重復(fù)上述實驗F.分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值G

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

9、是步驟_，應(yīng)把_改為_.解析作am圖像，得到的是曲線，很難進行正確的判斷，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?shù)氖遣襟E_，應(yīng)把_實驗數(shù)據(jù)處理二例2某同學(xué)設(shè)計了一個“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”的實驗，圖5所示為實驗裝置簡圖(交流電源的頻率為50 Hz).圖5(1)圖6所示為某次實驗得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為_ m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖63.2實驗數(shù)據(jù)處理二例2某同學(xué)設(shè)計了一個“探究加速度a與物體所受解析在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)，從紙帶上可得到四段位移，因此可以用逐差法計算加速度.已知x16.19 cm，x26.

10、70 cm，x37.21 cm，x47.72 cm，電火花打點計時器的計時周期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及對應(yīng)的 ，數(shù)據(jù)如下表.答案見解析圖序號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請在圖7甲所示

11、的坐標紙中畫出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_.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)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F變化的圖線，如圖乙所示.該圖線不通過原點，其主要原因是_.解析由aF圖線可知，F(xiàn)增大到某一值時小車開始有加速度，說明實驗前沒有補償阻力或者補償阻力不足.實驗前沒有補償阻力或者補償阻力不足(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)實驗創(chuàng)新實驗設(shè)計三例3某實驗小組利用如圖8所示的實驗裝置來探究當合外力一定時，物體運動的加

12、速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系.(1)已知兩個光電門中心之間的距離x24 cm，遮光條的寬度d0.52 cm.該實驗小組在做實驗時，將滑塊從如圖所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光圖8電門1的時間t1，遮光條通過光電門2的時間t2，則滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v1_，滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v2_，則滑塊的加速度的表達式a_.(以上表達式均用字母表示)創(chuàng)新實驗設(shè)計三例3某實驗小組利用如圖8所示的實驗裝置來探究解析遮光條的寬度很小，遮光條通過光電門的時間極短，遮光條在極短時間內(nèi)的運動可看成勻速運動，遮光條從光電門2到光電門1做勻加速運動，解析遮光條的寬度很小，遮光條

13、通過光電門的時間極短，遮光條在(2)在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實驗，得到如表所示的實驗數(shù)據(jù)，通過分析表中數(shù)據(jù)，你得出的結(jié)論是_.解析當合外力一定時，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當合外力一定時，物體運動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比(2)在本次實驗中，實驗小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實驗(3)現(xiàn)需通過圖像進一步驗證你的結(jié)論，請利用表格數(shù)據(jù)，在圖9坐標系中描點并作出相

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答案見解析圖圖9(3)現(xiàn)需通過圖像進一步驗證你的結(jié)論，請利用表格數(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”實驗中，為減小實驗誤差，可以從以下幾個方面進行創(chuàng)新改進：1.用氣墊導(dǎo)軌替代長木板利用氣墊導(dǎo)軌替代長木板做此實驗時，不需要補償阻力，其他實驗步驟不變.2.利用光電門測加速度總結(jié)提升在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，為減小實驗誤3.利用位移傳感器測位移3.利用位移傳感器測位移03隨堂演練逐點落實

15、03隨堂演練逐點落實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”的實驗中，關(guān)于補償阻力的說法中正確的是A.補償阻力的本質(zhì)就是使小車受到的摩擦力為零B.補償阻力的本質(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.補償阻力的目的就是要使小車所受的合力等于槽碼通過細繩對小車施加的拉力D.補償阻力是否成功，可由小車拖動由打點計時器打出的紙帶上的點跡是否均勻而確定12342.(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，關(guān)于補1234解析小車所受的阻力不可避免，補償阻力的本質(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錯誤，B正確；補償阻力的目的是使小車所受的合力等于細繩對小車的拉力，C正確；恰好補償阻力時，小車拖動紙帶，不

17、給小車提供拉力，給小車一個初速度，小車做勻速直線運動，由打點計時器打出的紙帶上的點跡應(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”的實驗中，某同學(xué)組裝了如圖11所示的裝置.圖示實驗裝置中除未補償阻力外，還有一處錯誤是_；圖11解析實驗要求拉力是平行于長木板方向的，題圖中拉小車的細繩沒有與長木板平行.1234拉小車的細繩沒有與長木板平行3.(2019黃石市高一上學(xué)期期末)(1)在“探究加速度與關(guān)于補償阻力的操作過程，下列說法正確的是_.(填字母代號)A.應(yīng)將長木板的右端適當墊高B.應(yīng)將重物

18、通過細繩與小車相連C.應(yīng)將紙帶穿過打點計時器并與小車相連D.如果小車能在長木板上保持靜止，就表明阻力已經(jīng)得到補償解析補償阻力正確的操作：紙帶穿過打點計時器并與小車相連，將長木板的右端適當墊高，輕推小車，如果紙帶上的點跡均勻分布，說明小車做勻速直線運動，代表阻力已經(jīng)得到補償.AC1234關(guān)于補償阻力的操作過程，下列說法正確的是_.(填字母(2)圖12為某次實驗所得的紙帶，打點計時器打點的時間間隔為0.02 s，E點在刻度尺上的讀數(shù)為_ cm，可求出小車的加速度為_ 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為某次實驗所得的紙帶，打點計時器打點的時間間隔為4.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置如圖13甲所示.(1)在補償小車受到的阻力的過程中，打出