新人教版高中物理必修第一册课件：42实验：探究加速度与力、质量的关系.pptx

1、2实验：探究加速度与力、实验：探究加速度与力、质量的关系质量的关系第四章运动和力的关系学科素养与目标要求学科素养与目标要求1.学会用控制变量法研究物理规律.2.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的aF、a 图像.3.能通过实验数据及图象得出加速度与力、质量的关系.科学探究：明确原理提炼方法明确原理提炼方法精析典题提升能力精析典题提升能力随堂演练逐点落实随堂演练逐点落实内容索引NEIRONGSUOYIN明确原理提炼方法011.探究加速度与力的关系保持小车 不变，通过改变 改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的定量关系.2.探究加速度与质量的关系保持小车所受的

2、不变，通过在小车上 改变小车的质量，测得不同质量对应的加速度，分析加速度与质量的定量关系.实验思路实验思路控制变量法控制变量法一一质量槽码的个数拉力增加重物1.质量的测量：用 测量.在小车中 可改变小车的质量.2.加速度的测量(1)方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用 测量位移x，用 测量发生这段位移所用的时间t，然后由a 计算出加速度a.(2)方法2：由纸带根据公式xaT2，结合逐差法计算出小车的加速度.(3)方法3：不直接测量加速度，求加速度之比，例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体运动时间t相等，测出各自的位移x1、x2，则 ，把加速度的测量转换成 的测量.物理量的测

3、量物理量的测量二二天平增减砝码刻度尺秒表位移3.力的测量在阻力得到补偿的情况下，小车受到的 等于物体所受的合力，在槽码的质量比小车的质量 时，可认为小车所受的拉力近似等于 .拉力小得多槽码所受的重力实验器材实验器材三三小车、砝码、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、纸带、.刻度尺交流电源天平1.用 测出小车的质量m，并把数值记录下来.2.按如图1所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳).进行实验进行实验(以参考案例1为例)四四天平3.补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，直到轻推小车使小车在斜面上运动时可保持 运动为止(纸带上

4、相邻点间距相等)，此时小车重力沿斜面方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和.图图1匀速直线4.用细绳绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码.保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力.处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中.表1小车质量一定拉力F/N 加速度a/(ms2)5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中.表2小车所受的拉力一定质量m/kg 加速度a/(ms2)1.分析加速度a与力F的定量关系由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出

5、aF图像，如图2所示，若图像是一条 ，就能说明a与F成 .数据分析数据分析五五通过原点的直线正比图图2拉力F/N 加速度a/(ms2)2.分析加速度a与质量m的定量关系过原点的直线正比反比图图33.实验结论(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受拉力F成 .(2)保持拉力F不变时，物体的加速度a与质量m成 .正比反比质量m/kg 加速度a/(ms2)1.打点前小车应 打点计时器且应先 后 .2.在补偿阻力时，(选填“要”或“不要”)悬挂槽码，但小车应连着纸带且启动计时器.用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔 ，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡.3.改

6、变槽码的质量的过程中，要始终保证槽码的质量 小车的质量.4.作图时应使所作的 通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点应舍去.注意事项注意事项六六靠近启动计时器 放开小车不要均匀远小于直线02精析典题提升能力例1用如图4所示的装置探究在拉力F一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量m的关系，某同学设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量B.按图安装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮连接在小桶上D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，启动计时器，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量E.保

7、持小桶及桶内沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的m值，重复上述实验F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G.作am图像，并由图像确定a与m的关系实验原理与实验操作实验原理与实验操作一一图图4(1)该同学漏掉的一个重要实验步骤是_，该步骤应排在步骤_之后.补偿阻力B解析实验中把小桶及桶内沙子的重力之和看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须补偿阻力且应排在步骤B之后.(2)在上述步骤中，有错误的是步骤_，应把_改为_.D6 V电压的蓄电池解析电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在46 V的交流电源上.46 V的交流电源(3)在上述步骤中，处理不

8、恰当的是步骤_，应把_改为_.解析作am图像，得到的是曲线，很难进行正确的判断，必须“化曲为直”，改作a 图像.Gam图像实验数据处理实验数据处理二二例2某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及物体质量m的关系”的实验，图5所示为实验装置简图(交流电源的频率为50 Hz).图图5(1)图6所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2.(结果保留两位有效数字)图图63.2解析在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移，因此可以用逐差法计算加速度.已知x16.19 cm，x26.70 cm，x37.21 cm，x47.72 cm，电火花打点计时器的计时周期T

9、0.02 s由逐差法可得x3x12a1(2T)2，x4x22a2(2T)2(2)保持沙和沙桶的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的 ，数据如下表.答案见解析图序号12345678小车加速度a/(ms2)1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30小车质量m/kg0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 /kg14.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60请在图7甲所示的坐标纸中画出a 图线，由图线可得小车的加速度a与质量的倒数 之间的关系式为_.图图7(3)保持小

10、车的质量不变，改变沙和沙桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图乙所示.该图线不通过原点，其主要原因是_.解析由aF图线可知，F增大到某一值时小车开始有加速度，说明实验前没有补偿阻力或者补偿阻力不足.实验前没有补偿阻力或者补偿阻力不足创新实验设计创新实验设计三三例3某实验小组利用如图8所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系.(1)已知两个光电门中心之间的距离x24 cm，遮光条的宽度d0.52 cm.该实验小组在做实验时，将滑块从如图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光图图8电门1的时间t1，遮光条通过光电门2的时间t2

11、，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式 v1 _ _ _ _，滑 块 经 过 光 电 门 2 时 的 瞬 时 速 度的 表 达 式 v2 _ _ _，则 滑 块 的 加 速 度 的 表 达 式a_.(以上表达式均用字母表示)解析遮光条的宽度很小，遮光条通过光电门的时间极短，遮光条在极短时间内的运动可看成匀速运动，遮光条从光电门2到光电门1做匀加速运动，(2)在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据，通过分析表中数据，你得出的结论是_.解析当合外力一定时，在误差允许的范围内，物体质量和加速度的乘积近似相等，所以加速度跟质量成反比.m/g2503003504

12、00500800a/(ms2)2.02 1.65 1.33 1.25 1.00 0.63 /kg14.00 3.33 2.86 2.50 2.00 1.25当合外力一定时，物体运动的加速度跟物体的质量成反比(3)现需通过图像进一步验证你的结论，请利用表格数据，在图9坐标系中描点并作出相应的图像.解析如图所示.m/g250300350400500800a/(ms2)2.02 1.65 1.33 1.25 1.00 0.63 /kg14.00 3.33 2.86 2.50 2.00 1.25答案见解析图图图9总结提升在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为减小实验误差，可以从以下几个方面进行创新

13、改进：1.用气垫导轨替代长木板利用气垫导轨替代长木板做此实验时，不需要补偿阻力，其他实验步骤不变.2.利用光电门测加速度3.利用位移传感器测位移03随堂演练逐点落实1231.利用如图10所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法中正确的是A.保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系B.保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量的关系C.先保持小车所受拉力不变，探究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系D.先保持小车质量不变，探究加速度与力的关系；再保持小车所受拉力不变，探究加速度与质

14、量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系4图图102.(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于补偿阻力的说法中正确的是A.补偿阻力的本质就是使小车受到的摩擦力为零B.补偿阻力的本质就是使小车所受的重力沿斜面方向的分力与所受到的阻力相平衡C.补偿阻力的目的就是要使小车所受的合力等于槽码通过细绳对小车施加的拉力D.补偿阻力是否成功，可由小车拖动由打点计时器打出的纸带上的点迹是否均匀而确定12341234解析小车所受的阻力不可避免，补偿阻力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，A错误，B正确；补偿阻力的目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，C正确；恰好补

15、偿阻力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带上的点迹应该是均匀的，D正确.3.(2019黄石市高一上学期期末)(1)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学组装了如图11所示的装置.图示实验装置中除未补偿阻力外，还有一处错误是_；图图11解析实验要求拉力是平行于长木板方向的，题图中拉小车的细绳没有与长木板平行.1234拉小车的细绳没有与长木板平行关于补偿阻力的操作过程，下列说法正确的是_.(填字母代号)A.应将长木板的右端适当垫高B.应将重物通过细绳与小车相连C.应将纸带穿过打点计时器并与小车相连D.如果小车能在长木板上保持静止

16、，就表明阻力已经得到补偿解析补偿阻力正确的操作：纸带穿过打点计时器并与小车相连，将长木板的右端适当垫高，轻推小车，如果纸带上的点迹均匀分布，说明小车做匀速直线运动，代表阻力已经得到补偿.AC1234(2)图12为某次实验所得的纸带，打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，E点在刻度尺上的读数为_ cm，可求出小车的加速度为_ m/s2.解析读数为3.80 cm.由题图中数据可知CD1.10 cm，DE1.30 cm，EF1.50 cm，FG1.70 cm，GH1.90 cm，HI2.10 cm，则根据xaT2得出a0.20 m/s2.3.8012340.20图图124.“探究加速度与力、质量的

17、关系”的实验装置如图13甲所示.(1)在补偿小车受到的阻力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示.打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度a_ m/s2.0.16图图13解析由题意可知计数点间的时间间隔T5T00.1 s.由题图乙可知x0.16 cm1.6103 m，由xaT2可得a0.16 m/s2.1234(2)阻力得到补偿后，将5个相同的砝码都放在小车上.挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度.小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：请根据实验数据在图14所示坐标系中作出aF关系图像.图图141234砝码盘中砝码总重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(ms2)0.691.181.662.182.70答案见解析图1234解析aF图线如图所示.(3)本 实 验 已 正 确 补 偿 了 阻 力，根 据 提 供 的 实 验 数 据 作 出 的 a F 图 线 不 通 过 原 点，主 要 原 因 是_.计算F时忘记加入砝码盘的重力解析补偿小车与长木板之间的阻力后，aF图像仍不通过原点，是由于在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图像向左平移.1234