（2021新人教版）高中物理必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量的关系ppt课件.pptx

1、复习导入：复习导入： 力力是改变物体运动状态的原因是改变物体运动状态的原因 物体物体运动状态运动状态有无改变体现在有无改变体现在 哪个物理量？哪个物理量？ 速度速度改变说明物体运动改变说明物体运动 状态改变状态改变 速度速度改变说明物体一定改变说明物体一定 有加速度有加速度 力力是产生是产生加速度加速度的原因的原因 力和加速度存在 怎样的关系呢？ 复习导入：复习导入： 力力是改变物体运动状态的原因是改变物体运动状态的原因 物体物体运动状态运动状态改变难易程度用改变难易程度用 惯性衡量惯性衡量 质量质量又是衡量惯性大小又是衡量惯性大小 的唯一量度的唯一量度 加速度和质量又 存在怎样的关系 呢？

2、质量质量越大的物体惯性越大，运动越大的物体惯性越大，运动 状态越不容易改变状态越不容易改变 4.2 4.2实验实验：探究加速度与力探究加速度与力、质量的关系质量的关系 1.1.学会用控制变量法探究物理规律。学会用控制变量法探究物理规律。 2 2. .探究加速度与力、质量的关系。探究加速度与力、质量的关系。 3 3. .掌握利用图像处理数据的方法。掌握利用图像处理数据的方法。 一一. .实验目的：实验目的： 二二. .实验原理：实验原理：( (控制变量法控制变量法) ) 1.控制控制质量质量不变，探究不变，探究加速度与外力加速度与外力的关系；的关系； 2.控制控制外力外力不变，探究不变，探究加速

3、度与质量加速度与质量的关系。的关系。 质量质量 加速度加速度 三三. .物理量的测量：物理量的测量： 本实验需要测量的物理量有三个：物体的质量、物体所受的本实验需要测量的物理量有三个：物体的质量、物体所受的 力和物体运动的加速度，这三个量分别如何测量？力和物体运动的加速度，这三个量分别如何测量？ 阅读阅读P P83 83物理量的测量相关 物理量的测量相关 内容回答。内容回答。 打点计时器打点计时器 外力外力 物体所受合力代替物体所受合力代替 天平天平 加速度加速度？ 4 65321 2 (xxx ) (xxx ) a= 9T 从打点计时器打出的纸带计从打点计时器打出的纸带计 算出小车的加速度算

4、出小车的加速度a a，如何，如何 计算？计算？ 三三. .物理量的测量：物理量的测量： X X1 1X X2 2X X3 3X X4 4X X5 5X X6 6 F G f FN 思考：思考：小车在运动方向小车在运动方向 上受几个力的作用？上受几个力的作用？此此 时的拉力时的拉力F是小车所受的是小车所受的 合力吗？合力吗？ 三三. .物理量的测量：物理量的测量： 恒定的合力恒定的合力？ 不是不是 F合 合=F-f 思考：思考：要想要想拉力拉力F是小是小 车所受的合力车所受的合力如何改如何改 进实验呢进实验呢？ 三三. .物理量的测量：物理量的测量： 恒定的合力恒定的合力？ 思考：思考：要想要想

5、拉力拉力F是是 小车所受的合力小车所受的合力如何如何 改进实验呢改进实验呢？ 物块匀速下滑物块匀速下滑 G FN X f y Gx GyX轴：轴：Gx=f y轴：轴：Gy=FN F合 合=0 F F 思考：思考：此时此时拉力拉力F是否为是否为 小车所受的合力小车所受的合力？ F是合力是合力 F合 合=F 阻力补偿法：阻力补偿法：平衡摩擦阻力平衡摩擦阻力 阅读P84面参考案例1如何平衡 摩擦阻力？ 可以通过观看纸带上的点迹是否可以通过观看纸带上的点迹是否 均匀，来判断是否平衡摩擦力均匀，来判断是否平衡摩擦力 1.平衡摩擦阻力：平衡摩擦阻力：调节木板 的倾斜度，使小车在不受牵 引时能拖动纸带沿木板

6、匀速 运动。 思考：思考：如何判断物体是否做匀 速直线运动？ 思考：思考：平衡摩擦力后小车所受 合力是多少？ 合力等于绳的拉力合力等于绳的拉力 F合 合=FT 思考：思考：绳的拉力又是多少绳的拉力又是多少？ 绳的拉力近似等于槽码重力绳的拉力近似等于槽码重力 F合 合=FT=G槽槽 思考：思考：为什么为什么绳的拉力不等于槽码绳的拉力不等于槽码 重力重力？ 槽码槽码不是匀速直线运动不是匀速直线运动 1.平衡摩擦阻力：平衡摩擦阻力：调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动 纸带沿木板匀速运动。 四四. .实验要求：实验要求： 2.2.拉力近似等于槽码重力要求：拉力近似等于槽码重力要求：槽槽码的质量

7、远小于小车的质量码的质量远小于小车的质量 改进后的实验装置图：改进后的实验装置图： 纸纸 带带 打点计时器打点计时器 交流电源交流电源 槽槽 码码 把木板一端垫高，把木板一端垫高， 平衡小车受到的摩平衡小车受到的摩 擦力擦力 1.1.用天平测出小车的质量，并记录数据。用天平测出小车的质量，并记录数据。 2.2.安装好实验装置（小车不系绳），平衡摩擦力安装好实验装置（小车不系绳），平衡摩擦力（打出纸带（打出纸带 点迹均匀）点迹均匀） 3.3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽槽码，将车拉到打点计码，将车拉到打点计 时器附近。时器附近。 4.4.打开打点计时器电源，再释

8、放小车，得到纸带，并在纸带打开打点计时器电源，再释放小车，得到纸带，并在纸带 上计下钩码重量。上计下钩码重量。 5.5.改变改变槽槽码的重量，重复以上的步骤码的重量，重复以上的步骤2-32-3多次。多次。 6.6.控制控制槽槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 7.7.设计表格，记录实验数据。设计表格，记录实验数据。 五五. .实验步骤实验步骤： 控制小车控制小车质量质量m m不变，改变不变，改变槽槽码个数，即改变码个数，即改变F F大小，求加速度大小，求加速度a a m 一一 定定 F a a F 结论：结论：当物体质量一定时，物体的加速度与外力

9、成正比当物体质量一定时，物体的加速度与外力成正比 槽槽码码 小车小车 打点计时器打点计时器 纸带纸带 1.在钩码重力为在钩码重力为F1时释放小车时释放小车 m F1 a2 F2F3 a1a3 、 、 实验实验1：探究探究加速度与外力加速度与外力的关系的关系 2.取下纸带计算加速度取下纸带计算加速度a1填表填表 3.改变改变槽槽码总重力为码总重力为F2重复以上步骤填表重复以上步骤填表 4.按照填表的数据作按照填表的数据作a-F图像图像 六六. .数据处理数据处理： 若有甲、乙、丙三位同学分别作出以下图像，请分析截距的意义和 图像不过原点及弯曲的原因 a F 甲 a F 乙 a F 丙 截距表示一

10、开始有F而无a； 原因是：未平衡摩擦力或平 衡摩擦力不足，长木板倾角 过小。 截距表示一开始无F而呦有a； 原因是：平衡摩擦力过度， 长木板倾角过大。 弯曲表示当力增大到一定 程度，a与F不成正比； 原因是：槽槽码质量没有远 远小于小车质量。 实验实验1：探究探究加速度与外力加速度与外力的关系的关系 控制小车控制小车外力外力F不变，改变小车质量不变，改变小车质量m， 求加速度求加速度a F 一一 定定 m a a m 结论：结论：当物体受力一定时，物体的加速度与质量成反比当物体受力一定时，物体的加速度与质量成反比 钩码钩码 小车小车 打点计时器打点计时器 纸带纸带 F m a m2 a2 m3

11、 a3 m1 a1 m1 a1 m3 a3 m2 a2 、 、 a m 1 我们很难直观看出图片是否为双曲线，如何解决我们很难直观看出图片是否为双曲线，如何解决 这个问题呢？这个问题呢？ 实验实验2：探究探究加速度与质量加速度与质量的关系的关系 六六. .数据处理数据处理： 在误差允许的范围内，加速度与力成正比，在误差允许的范围内，加速度与力成正比， 与质量成反比。即：与质量成反比。即： 七七. .实验结论：实验结论： 一定：maF 1 一定：Fa m 控制小车控制小车外力外力F不变，改变小车质量不变，改变小车质量m， 求加速度求加速度a 槽槽码码 小车小车 打点计时器打点计时器 纸带纸带 F

12、 m a m2 a2 m3 a3 m1 a1 实验实验2：探究探究加速度与质量加速度与质量的关系的关系 思考：思考：如果小车的质量变化是否还需要再次平衡如果小车的质量变化是否还需要再次平衡 摩擦力？摩擦力？ 不需要不需要 1.1.系统误差系统误差: :本实验用槽码的总重力本实验用槽码的总重力mgmg代替小车受到的力代替小车受到的力, , 而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力, ,槽码槽码的的总总 质量越接近于小车的质量质量越接近于小车的质量, ,误差越大误差越大; ;反之反之, ,槽码的总质槽码的总质量量 越小于小车的质量越小于小车的质量, ,由此引

13、起的误差就越小由此引起的误差就越小, ,因此因此, ,满足槽满足槽 石的总质量远小于小车的质量就是为了减小因实验原理石的总质量远小于小车的质量就是为了减小因实验原理 不善面引起的误差不善面引起的误差。 误差分析：误差分析： 2.2.偶然误差偶然误差: :平衡摩擦力不准确、质量测量平衡摩擦力不准确、质量测量不不准确、计准确、计 数点间测量不准确、纸带和细绳不严格与本板平行都数点间测量不准确、纸带和细绳不严格与本板平行都 会引起误差会引起误差。 1.1.平衡摩擦力时不要挂平衡摩擦力时不要挂槽槽码码，整个实验平衡摩擦，整个实验平衡摩擦 力后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小力后，不管以后是改变槽码

14、的质量还是改变小 车的质量，都不需要重新平衡摩擦力。车的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 注意事项：注意事项： 2.2.实验中必须小车的质量远大于槽码的总质量，实验中必须小车的质量远大于槽码的总质量， 此时可认为槽码的重力近视等于绳的拉力。此时可认为槽码的重力近视等于绳的拉力。 3.3.改变拉力和小车的质量后改变拉力和小车的质量后, ,每次开始时小车应尽量每次开始时小车应尽量靠靠 近打点计时器近打点计时器, ,并应先接通电源并应先接通电源, ,待打点稳定后待打点稳定后, ,再再释释放放 开车开车, ,且应在小车到达滑轮前按住小车且应在小车到达滑轮前按住小车。 注意事项：注意事项： 4.4.作图时

15、作图时, ,要使尽可能多的点在所作直线上要使尽可能多的点在所作直线上, ,不在不在 直线上的应尽可能对称分布在所作直线两侧直线上的应尽可能对称分布在所作直线两侧, ,个个 别偏离较远的点舍去别偏离较远的点舍去。 小小 结：结： 1 1、实验的研究方法、实验的研究方法 2 2、实验的注意事项、实验的注意事项 3 3、数据的处理方法、数据的处理方法 4 4、实验结论、实验结论 控制变量法控制变量法 平衡摩擦力平衡摩擦力 m m （槽码）（槽码） M M（小车）（小车） 图像法图像法 要点：设法使图要点：设法使图 线成一条线成一条( (过原点的过原点的) )直线直线 质量一定时，加速度与力的大小成正比质量一定时，加速度与力的大小成正比 力的大小一定时，加速度与质量成反比力的大小一定时，加速度与质量成反比