名師課件：人教版高中物理 必修第一冊42實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、

質(zhì)量的關(guān)系運(yùn)動力

1、探究加速度與力的關(guān)系2、探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系3、掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法教學(xué)目標(biāo)一、確定研究方法應(yīng)該采用什么樣的物理方法來研究a與F合、m的定量關(guān)系呢?實(shí)驗(yàn)思路：保持F合不變，研究a與m的關(guān)系。研究方法：控制變量法保持m不變，研究a與F合的關(guān)系;二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計（一）、實(shí)驗(yàn)器材:紙帶及復(fù)寫紙、打點(diǎn)計時器、小車、細(xì)繩、砝碼、一端附有定滑輪的長木板、小木塊、低壓交流電源、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。如何測出小車的加速度、質(zhì)量、力（合外力）？1、可用天平測出小車質(zhì)量M2、從打點(diǎn)計時器打出的紙帶計算出小車的加速度a研究對象，如何測小車受到的合外力F？（二）、物理量測量:平衡摩擦力研究對象，為簡化運(yùn)算，如何做可以讓繩的拉力等于小車受到的合外力F？Ff3、F合測量:GFNGG1FNfG1=f.G2F原則：利用重力的分力平衡摩擦力和斜面彈力。小車受到的合外力等于繩的拉力F為再簡化，如何讓拉力等于鉤碼重力（即合外力等于鉤碼重力）？

標(biāo)準(zhǔn)：將木板墊上薄木塊，使小車在不掛鉤碼，但要連接紙帶，觀察紙帶上點(diǎn)均勻即可）.注意：只需平衡一次摩擦力由實(shí)驗(yàn)可知：當(dāng)鉤碼質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M時,即m《M，可認(rèn)為鉤碼重力近似等于繩子拉力（即F=G）。鉤碼重力G=mg是否等于小車受到的拉力F？研究對象，F(xiàn)F?G終級目標(biāo)：小車的受到的合外力=繩的拉力≈鉤碼的重力如何讓拉力等于鉤碼重力（即合外力等于鉤碼重力）？三、實(shí)驗(yàn)步驟:1.用天平測出小車的質(zhì)量M;2.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶（不掛鉤碼），紙帶另一端穿過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，直到小車拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動，從而平衡摩擦力;3.控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連，打開打點(diǎn)計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù);4.改變鉤碼質(zhì)量m（鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），多測幾組數(shù)據(jù);5.控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量（不需再平衡摩擦力），再測幾組數(shù)據(jù).F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.56、數(shù)據(jù)處理當(dāng)小車質(zhì)量不變時次數(shù)F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？保持m小車不變，研究a與F的關(guān)系;作圖時，要使盡量多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)對稱分布在直線的兩側(cè)，誤差較大的舍去.結(jié)論：保持m不變，a與F合成正比m/kga/ms-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2次數(shù)m/kga/m.s-212345/kg-12.502.001.331.000.83a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290當(dāng)拉力不變時m1怎樣化曲線為直線？保持F不變，研究a與m小車的關(guān)系。結(jié)論：保持F合不變，a與m成反比

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論保持m不變，a與F合成正比保持F合不變，a與m成反比

五、誤差分析思考：實(shí)驗(yàn)后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了a—F關(guān)系圖線如圖甲、乙所示；請分析其原因各是什么？甲乙沒加拉力就產(chǎn)生了加速度，當(dāng)加一定的拉力后，還沒產(chǎn)生加速度，說明有較大的摩擦力影響，說明還沒有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足。說明木板抬起角度太大，即平衡摩擦力過度其他設(shè)計方案以小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、鉤碼、天平、刻度尺、寬口夾子為實(shí)驗(yàn)器材，研究小車的運(yùn)動。光電門1光電門2擋光板△xX/t參考方案三:利用氣墊導(dǎo)軌來探究2023/1/1915光電門數(shù)字計時器氣墊導(dǎo)軌1．按實(shí)驗(yàn)要求裝置好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列操作步驟的安排順序不盡合理，請按合理的順序?qū)⒆帜复柼顚懺谙旅鏅M線上____________________．CDEBAGF或CDEABGF

A．保持砂桶里砂子的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測出加速度，重復(fù)幾次．B．保持小車質(zhì)量不變，改變砂桶里砂子的質(zhì)量，測出加速度，重復(fù)幾次．C．用天平測出小車和小桶的質(zhì)量．D．平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動．E．掛上小桶，放進(jìn)砂子，接通打點(diǎn)計時器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點(diǎn)．F．根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，分別畫出a-F和a-m圖象G．在每條已打點(diǎn)的紙帶上，選取比較理想的部分，算出加速度．2、某次實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計時器交流電的頻率為50Hz，紙帶的記錄如圖4-2-9所示，圖中前幾個點(diǎn)模糊，因此從A點(diǎn)開始每打五個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，其中B、C、D、E點(diǎn)的對應(yīng)速度vB=

m/s,vC=

m/s,vD=

m/s,vE=

m/s，由此測得小車的加速度a=

m/s20.2530.3280.4030.4780.753．如圖是某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是()A．形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B．形成圖乙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小C．形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D．形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小AD乙圖，小車質(zhì)量無限大時，繩的拉力不起作用。應(yīng)該是“小車的重力分力與摩擦力差”起到作用。產(chǎn)生加速度，說明平衡過度。丁圖，小車質(zhì)量取值正常時，繩的拉力起作用，但并末產(chǎn)生加速度。說明平衡不足。5．圖為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計時器打出的一條較理想的紙帶，紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.1s，各計數(shù)點(diǎn)間距離如圖中所示，單位是cm．小車的加速度是多少？解析：x1＝2