教科版高中物理必修1课件：3.2探究加速度与力、质量的关系.pptx

1、2 探究加速度与力、质量的关系 第三章 牛顿运动定律 1.学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的关系. 2.会用图像表示加速度与质量、加速度与力之间的关系. 目标 定位 栏目 索引 探究加速度与力、质量的关系 对点检测 自查自纠 探究加速度与力、质量的关系 一、实验原理 实验的基本思路控制变量法 (1)保持研究对象即小车的 不变，改变小桶内砂的质量，即改变 ，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比. (2)保持小桶中砂的质量不变，即保持 不变，改变研究对象即小 车的 ，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与质量成反比. 二、实验器材 小车、砝码、小桶、砂、细绳、一端附有定滑轮的

2、长木板、垫木、打点 计时器、 、纸带、 、 . 答案 质量 作用力 作用力 交流电源刻度尺天平 质量 三、实验方案的设计 1.三个物理量的测量方法近似法 本实验的研究对象： 小车 (装置如图1所示). 图1 答案 (1)小车质量的测量：利用测出，在小车上增减砝码可改变小车的质 量. (2)拉力的测量：当小桶和砂的质量 小车质量的情况下，可以认为小 桶和砂的重力近似等于小车所受的拉力(合外力). (3)加速度的测量：由纸带根据公式x，结合逐差法计算出小车 的加速度. 天平 远小于 aT2 答案 2.实验数据的处理方法图像法、“化曲为直”法 图2 (1)研究加速度a和力F的关系 以加速度a为纵坐标

3、，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图 像，如图2所示，若图像是一条通过原点的直线，就能说明a与F成 .正比 图3 答案 四、实验步骤 1.用 测出小车的质量M，并把数值记录下来. 2.按如图4所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系绳). 图4 答案 天平 3.平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块 位置，直到轻推小车在斜面上运动时可保持运动为止(纸带上 相邻点间距相等). 4.在小盘里放入适量的砝码，用细绳绕过定滑轮系在小车上，在小车上加 放适量的砝码，用天平测出小盘和砝码的质量m，记录下来.接通电源， 放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带，并设计表

4、格如下. 匀速直线 答案 次数123456 小车加速度a/(ms2) 小盘和砝码的质量m/kg 拉力F/N 5.保持小车的 不变，改变砝码和小盘的质量，按步骤4再做5次 实验. 6.在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加 速度的值，填入表格中. 7.用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出小 车运动的aF图像，从而得出a、F之间的关系. 答案 质量 8.保持砝码和小盘的 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，并设计表格如下.根据实验结果画出小车 运动的a 图像，从而得出a、M之间的关系. 次数123456 小车加速度a/(ms2) 小车质量

5、M/kg /kg1 9.整理实验器材，结束实验. 答案 质量 五、注意事项 1.打点前小车应 打点计时器且应先 后. 2.在平衡摩擦力时， (填“要”或“不要”)悬挂砝码盘，但小车应连 着纸带且接通电源.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.改变砝码的质量的过程中，要始终保证砝码和小盘的质量 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 的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去. 答案 靠近接通电源释放小车 不要 均匀 远小于 直线 n典例精析 例1 用如图5所

6、示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小 车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下： 图5 A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 ； B.按图装好实验器材； C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶； D.将电火花打点计时器接在12 V电压的蓄电池上 ； E.先放开小车，再接通电源，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； F.保持小桶及桶中砂子的质量不变，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； G.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值； H.作aM关系图像，并由图像确定a、M之间的关系. (1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应

7、排在_步实验 之后. (2)在上述步骤中，有错误的是_、_，应修改为_. (3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_. 解析答案总结提升 解析 实验中把小桶及桶中砂子的重力看做与小车所受拉力大小相等， 没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力.电火花打点计时器接在12 V电压的 蓄电池上将无法工作，必须接在220 V交流电压的电源上.实验时，应先 接通电源，再放开小车.作aM关系图像，得到的是双曲线，很难作出正 确的判断，必须“化曲为直”，改作a 关系图像. 答案 (1)平衡摩擦力 B (2)D E D将“12 V电压的蓄电池”改为“220 V交流电压的电源”；E 将“先放开小车，再接通电源”

8、改为“先接通电源，再放开小车” (3)H aM a 总结提升 总结提升 平衡摩擦力的方法：将不带定滑轮的一端适当垫高，在不挂小桶的情 况下，使小车带动纸带(打点计时器打点时)沿长木板恰好做匀速直线运 动.目的：使小桶和砂子的重力等于小车受到的合力. 例2 “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图6甲所示. 图6 (1)当小车(包括车中砝码)的质量M与砝码及盘的质量m的大小关系满足 _时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘 中砝码的重力. 解析答案 解析 探究加速度与力、质量的关系的实验中，要保证mM，才能保证 绳子的拉力约等于m的重力； 答案 mM (2)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过

9、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，量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度大小a _m/s2.(结果保留两位有效数字) 解析 计数点间的时间间隔T0.1 s，间距x13.52 cm.x23.68 cm，x3 3.83 cm. 因x2x1a1T2，x3x2a2T2，a ，得a 0.16 m/s2. 0.16 解析答案 (3)图7是甲、乙两同学根据实验数据画出的图像. 图7 形成图线甲的原因是_. 形成图线乙的原因是_ . 解析 图线甲，F0时，小车就有了加速度，可见是长木板倾角过 大.图线乙，有了拉力时，加速度仍为

10、0，说明未平衡摩擦力或平衡 摩擦力不够. 未平衡摩擦力或 长木板倾角过大 平衡摩擦力不够 解析答案总结提升返回 返回 总结提升 实验中作出的aF图像有时不过原点，如图8所示.造成这种现象的主要 原因是：实验中没有考虑托盘的质量，误将砝码的重力等于拉力F，或 是平衡摩擦力时垫得太高了，会出现图像甲的情况；实验中没有平衡摩 擦力或摩擦力平衡不足，会出现图像乙的情况. 图8 对点检测 自查自纠 “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图9所示. 图9 (1)关于实验步骤，下列说法正确的是_. A.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 B.实验时应先释放小车，后接通电源 C.本实验砝码及砝码盘B的质

11、量应约等于小车A的质量 D.在探究加速度与质量的关系时，应作a 图像 解析答案 解析 每次改变小车的质量，不需要重新平衡摩擦力，A错误； 实验时应先接通电源，后释放小车，B错误； 实验要求砝码及砝码盘B的质量应远小于小车A的质量，C错误； 探究a与mA的关系时，应作a 图像，D正确. 答案 D (2)在实验中，某同学得到了一条纸带如图10所示，选择了A、B、C、D 、E作为计数点，相邻两个计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1 7.05 cm、x27.68 cm、x38.30 cm、x48.92 cm，电源频率为50 Hz， 可以计算出小车的加速度大小是_ m/s2.(保留两位有效数字) 图10 解析答案 (3)某同学将长木板右端适当垫高，其目的是_.如果长木板的右 端垫得不够高，木板倾角过小，用a表示小车的加速度，F表示细线作 用于小车的拉力，他绘出的aF关系图像可能是_. 解析答案返回 解析 长木板右端垫高的目的是平衡摩擦力，若木板倾角过小，即 平衡摩擦力不足，会出现有拉力，但加速度仍为零的情况，即B图. 答案 平衡摩擦力 B 返回