人教版高中物理必修一：42實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力及質(zhì)量的關(guān)系-課件

溫故知新力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化速度變化加速度質(zhì)量是決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化難易程度的唯一因素跟力、質(zhì)量有關(guān)?CompanyLogo溫故知新力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化速度變化加速度12探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系21：在書本上撒一些碎紙片，先用嘴輕輕地吹，再用力使勁吹，我們會(huì)觀察到什么的現(xiàn)象？你能得到什么結(jié)論？2：在書本上撒一些小石子和一些碎紙片，用力使勁吹。我們又會(huì)觀察到什么的現(xiàn)象？又能得到什么結(jié)論？

結(jié)論：對(duì)某一物體而言，受到的力越大，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變，即加速度越大。結(jié)論：對(duì)不同物體而言，受到相同的力，質(zhì)量越小，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變，即加速度越大。CompanyLogo1：在書本上撒一些碎紙片，先用嘴輕輕地吹，再用力使勁吹，我們3

加速度與力、物體的質(zhì)量有什么定量的關(guān)系？猜想：加速度與力成正比加速度與質(zhì)量成反比。猜想與假設(shè)結(jié)論1：對(duì)同一物體，受力越大，加速度越大。結(jié)論2：物體受力相同時(shí)，質(zhì)量越大，加速度越小。CompanyLogo加速度與力、物體的質(zhì)量有什么定量的關(guān)系？猜想：加速4F1<F2m1<m2mF1mF2m1Fm2F控制變量法定性討論定性討論猜測(cè)制定計(jì)劃設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：CompanyLogoF1<F2m1<m2mF1mF2m1Fm2F控制變量法定性討5實(shí)驗(yàn)方案討論方案一：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端帶滑輪的長木板、細(xì)線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平為器材，研究小車運(yùn)動(dòng)。用天平測(cè)出小車的質(zhì)量m從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算出小車的加速度a砝碼的總重力G當(dāng)作小車受到的拉力FCompanyLogo實(shí)驗(yàn)方案討論方案一：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端帶滑輪的長木611、凡為教者必期于達(dá)到不須教。對(duì)人以誠信，人不欺我;對(duì)事以誠信，事無不成。12、首先是教師品格的陶冶，行為的教育，然后才是專門知識(shí)和技能的訓(xùn)練。13、在教師手里操著幼年人的命運(yùn)，便操著民族和人類的命運(yùn)。2024/4/22024/4/202April202414、孩子在快樂的時(shí)候，他學(xué)習(xí)任何東西都比較容易。15、紀(jì)律是集體的面貌，集體的聲音，集體的動(dòng)作，集體的表情，集體的信念。16、一個(gè)人所受的教育超過了自己的智力，這樣的人才有學(xué)問。17、好奇是兒童的原始本性，感知會(huì)使兒童心靈升華，為其為了探究事物藏下本源。四月242024/4/22024/4/22024/4/24/2/202418、人自身有一種力量，用許多方式按照本人意愿控制和影響這種力量，一旦他這樣做，就會(huì)影響到對(duì)他的教育和對(duì)他發(fā)生作用的環(huán)境。2024/4/22024/4/2

11、凡為教者必期于達(dá)到不須教。對(duì)人以誠信，人不欺我;對(duì)事以7二、實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M，并把數(shù)值記錄下來．2．按圖4－2－4所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車上先不系繩)．3．平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊位置，直到輕推小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)．二、實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M，并把數(shù)值記錄下來．284．在小桶里放入適量的砂，通過細(xì)繩系在小車上，在小車上加放適量的砝碼，用天平測(cè)出小桶和砂的質(zhì)量m，記錄下來．接通電源，放開小車，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)后取下紙帶，并設(shè)計(jì)表格如下.5.保持小車的質(zhì)量不變，改變砂和小桶的質(zhì)量，按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn)．6．在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值，填入表格中．4．在小桶里放入適量的砂，通過細(xì)繩系在小車上，在小車上加放適97．用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的a－F圖象，從而得出a－F的關(guān)系．7．用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小10三、誤差分析三、誤差分析11四、注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)中小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先接通電源后釋放小車．2．在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源．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．改變砂的質(zhì)量過程中，要始終保證砂桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．4．作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能的對(duì)稱分布在直線的兩側(cè)，但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去．四、注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)中小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先接通電源后釋放12方案二：以兩只小車、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(dòng)。實(shí)驗(yàn)方案討論CompanyLogo方案二：以兩只小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、鉤碼、天13探究方案質(zhì)量保持不變合外力保持不變CompanyLogo探究方案質(zhì)量保持不變合外力保持不變www.thmemgall14實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（注意：這里的力指的是物體所受的合外力）1、m一定，加速度a與F的定量關(guān)系：2、F一定，加速度a與m的定量關(guān)系:CompanyLogo實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（注意：這里的力指的是物體所受的合外力）1、m一定15F∝ma物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同找到規(guī)律：牛頓第二定律F=kma歸納法CompanyLogoF∝ma物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的質(zhì)量16【例1】用如圖4－2－5所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(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)部所裝砂子的質(zhì)量；B．按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材；C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶；D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，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．保持小桶及其中砂子的質(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．作a－M關(guān)系圖象，并由圖象確定a－M關(guān)系．(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是________，該步驟應(yīng)排在________步實(shí)驗(yàn)之后．(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是________，應(yīng)把________改為________．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀_______，應(yīng)把________改為________．圖4－2－5【例1】用如圖4－2－5所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小17A．用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量；B．按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材；C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶；D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，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．保持小桶及其中砂子的質(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．作a－M關(guān)系圖象，并由圖象確定a－M關(guān)系．必須平衡摩擦力交流電A．用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量；必須平衡摩擦力18【例1】用如圖4－2－5所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(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)部所裝砂子的質(zhì)量；B．按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材；C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶；D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，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．保持小桶及其中砂子的質(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．作a－M關(guān)系圖象，并由圖象確定a－M關(guān)系．(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是__________，該步驟應(yīng)排在____步實(shí)驗(yàn)之后．(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是________，應(yīng)把____________________________改為___________________________________________．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀_______，應(yīng)把________改為________．圖4－2－5平衡摩擦力B步驟D6V電壓的蓄電池6V以下交流電壓的學(xué)生電源步驟Ga－M

【例1】用如圖4－2－5所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小19【例2】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖4－2－6所示的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)停止．(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使______________________；為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)小車的質(zhì)量．(2)本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)開______________________________圖4－2－6平行細(xì)線與軌道平行(或水平)遠(yuǎn)小于整體：小車：兩小車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等【例2】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)20(3)實(shí)驗(yàn)中獲得數(shù)據(jù)如下表所示：小車Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量均為200g.在第1次實(shí)驗(yàn)中小車Ⅰ從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的位移如圖4－2－7所示，請(qǐng)將測(cè)量結(jié)果填到表中空格處．通過分析，可知表中第____次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在明顯錯(cuò)誤，應(yīng)舍棄．圖4－2－70.50cm23.86cm

23.36對(duì)比數(shù)據(jù)3(3)實(shí)驗(yàn)中獲得數(shù)據(jù)如下表所示：小車Ⅰ、Ⅱ的質(zhì)量均為20021【例3】“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4－2－8甲所示．(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖4－2－8乙所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車的加速度大小a＝________m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)圖4－2－8T＝0.1sx1＝3.52cmx2＝3.68cm

x3＝3.83cmx2－x1＝a1T2

x3－x2＝a2T2

0.16【例3】“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4－2－22(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)量小車的加速度．小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖4－2－9中作出a－F的關(guān)系圖象．(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F圖線不通過原點(diǎn)，請(qǐng)說明主要原因．圖4－2－9砝碼盤中砝碼總重力F/N

0.196

0.392

0.5880.784

0.980

加速度a/(m·s－2)

0.69

1.18

1.66

2.18

2.70

砝碼盤的重力為F0

截距0.40.81.21.02.03.0·····(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上．掛上砝碼盤23借題發(fā)揮實(shí)驗(yàn)中作出的a－F圖象有時(shí)不過原點(diǎn)．主要原因是：實(shí)驗(yàn)中沒有考慮砝碼托盤的質(zhì)量，誤將砝碼的重力等于拉力F，或是平衡摩擦力時(shí)墊得太高了，會(huì)出現(xiàn)圖象甲的情況；砝碼托盤的重力或平衡摩擦過度的力實(shí)驗(yàn)中沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不充分，會(huì)出現(xiàn)圖象乙的情況．摩擦力或平衡摩擦不足部分借題發(fā)揮實(shí)驗(yàn)中作出的a－F圖象有時(shí)不過原點(diǎn)．主要原因是24在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示，小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出．(1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力．(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持盤及盤中砝