《【人教版】高中物理必修一：4.2《实验、探究加速度与力、质量的关系》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【人教版】高中物理必修一：4.2《实验、探究加速度与力、质量的关系》ppt课件（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 必修 1 牛顿运动定律 第四章 2 实验：探究加速度与力、质量的关系 第四章 课堂情景切入 2 知识自主梳理 3 重点难点突破 4 考点题型设计 5 学习目标定位 1 课 时 作 业 6 学习目标定位 会用控制变量法研究物理规律 能够通过实验探究加速度与力、质量的关系 掌握利用图象处理实验数据的方法 课堂情景切入 在如图 (a)、 (b)中 ， 被推物体的质量相同；图 (c)、 (d)中 ，人所施加的推力大小相同 。 上图中的情况与我们的经验是完全一致的。你能通过实验装置定性地揭示 F 、 m 、 a 三者之间的关系吗？ 知识自主梳理 保
2、持物体的质量不变 ， 物体所受的外力越大 ， 物体的加速度 _；物体的加速度与物体所受的外力 _。 作出加速度 的关系图象 ， 以加速度 _ ， 外力 F 为 _ ， a F 图象应为一条_。 加速度与力的关系 越大 成正比 纵坐标 横坐标 过原点的倾斜的直线 加速度与质量的关系 保持物体所受的外力不变，物体的质量越大，加速度_ ；物体的加速度与物体的质量 _ 。 作出加速度 a 与物体的质量的倒数1加速度a 为 _ ，质量的倒数1_ _ ， a 1_ _ 。 越小 成反比 纵坐标 横坐标 过原点的倾斜的直线 重点难点突破 一、实验原理： 1 探究方法 控制变量法 (1) 控制小车的质量 M
3、不变，研究加速度与合外力的关系 a F 合 。 (2) 控制砝码和小盘的质量不变，即力 F 不变，改变小车的质量 M ，研究加速度与质量的关系 a 1M。 2 要测量的物理量 (1) 小车与其上砝码的总质量 M 用天平测出。 (2) 小车受的拉力 F 用天平测出小盘和盘内砝码的总质量 m ，由 F 出。 (3) 小车的加速度 a 通过打点计时器打出的纸带测算出。 应用加速度与位移成正比求出 由于 a 2 如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移 位移之比就是加速度之比，即 二、实验器材 砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘， 天平，小车，打点计时器，交流
4、电源，复写纸，刻度尺。 三、实验步骤 1 用天平测出小车和重物的质量分别为 M 0 、 m 0 ，并把数值记录下来。 2 按图所示将实验器材安装好 (小车上不系绳 )。 3 平衡摩擦力：在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板 ，反复移动其位置 ， 直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止 (纸带上相邻点间距相等 )。 4 将重物通过细绳系在小车上 ， 接通电源放开小车 ， 用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力 5 保持小车的质量不变 ， 改变所挂重物的重力 ， 重复步骤 4， 多做几次实验 ， 每次小车从同一位置释放 ， 并记录好重物的重力
5、 ， ， 以及计算出相应纸带的加速度填入表格 1。 表格 1 物体的质量一定，加速度与受力的关系 实验次数 加速度 a /(m s 2) 小车受力 F /N 1 2 3 4 5 6. 保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码 ，并测出小车与所放砝码的总质量 M ，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。 7 继续在小车上加放砝码，重复步骤 6 ，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。 8 计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格 2 。 表格 2 物体受到的外力一定，加速度与质量的关系 实验 次数 加速度 a /( m s 2)
6、小车与砝码总 质量 M /小车与砝码总质 量的倒数1M/11 2 3 4 5 四、数据处理 1 分析加速度和力的关系 依据表格 1 ，以加速度 a 为纵坐标，以外力 F 为横坐标，作出 a F 关系图象，如图所示，由此得出结论：质量不变时，加速度与力成正比。 2 分析加速度和质量的关系 依据表格 2 ，以加速度 a 为纵坐标，以小车及砝码的总质量 M 的倒数1a 1图所示，据图象可以得出结论：受力一定时，加速度与质量成反比。 3 实验结论： 物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比。 六 、 注意事项 1 平衡摩擦力时不要挂重物 ， 整个实验平衡了摩擦力后 ， 不管以后是改
7、变盘和砝码的质量 ， 还是改变小车及砝码的质量 ， 都不需要重新平衡摩擦力 。 2 实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量 。 只有如此 ， 砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 。 3 各纸带上的加速度 a， 都应是该纸带上的平均加速度 。 4 作图象时 ， 要使尽可能多的点在所作直线上 ， 不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧 。 离直线较远的点是错误数据 ， 可舍去不予考虑 。 5 释放时小车应靠近打点计时器且先接通电源再放开小车 。 考点题型设计 用如图所示的装置研究在作用力 小车的加速度 的关系 ， 某位同学设计的实验步骤如下： 对实验过程及实验仪
8、器的考查 A 用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量； 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砂桶； D 将电磁打点计时器接在电压为 6 接通电源 ， 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 保持小桶及其中沙子的质量不变 ， 增加小车上的砝码个数 ， 并记录每次增加后的 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 a 并由图象确定 a (1)该同学漏掉的重要实验步骤是 _， 该步骤应排在 _步实验之后 。 (2)在上述步骤中 ， 有错误的是 _， 应把_改为 _。 (3)在上述步骤中 ， 处理不恰当的是
9、 _，应把 _改为 _。 解析： 实验中把小桶及其中沙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。电磁打点计时器接在 6V 电压的蓄电池上将无法工作，必须接在 6V 以下交流电压的学生电源上。作 a M 关系图象，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须 “ 化曲为直 ” ，改为 a 1 答案： (1 ) 平衡摩擦力 B (2)D 电压为 6V 的蓄电池 6(3)G a M a 1M 在 “ 探究加速度与力 、 质量的关系 ” 实验时 ， 已提供了小车 ， 一端附有定滑轮的长木板 、 纸带 、 带小盘的细线 、 刻度尺 、 天平 、 导线 。 为了完成实验 ， 还须
10、从下图中选取实验器材 ， 其名称是 _(漏选或全选得零分 )；并分别写出所选器材的作用 _。 答案： 学生电源 、 电磁打点计时器 、 钩码 、 砝码 (或电火花计时器 、 钩码 、 砝码 ) 学生电源为电磁打点计时器提供交流电源；电磁打点计时器 (电火花计时器 )记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到拉力的大小 ， 还可以用于测量小车质量 。 解析： 电磁打点计时器用来打点计时 ， 以便测定加速度 ，要配备 4 6交流电源 )为其供电 ， 通过改变砝码个数来改变拉力大小；钩码放在小车上来调节小车质量 。 也可用电火花计时器来代替学生电源和电磁打点计时器 ， 因
11、为电火花计时器使用 220 不使用学生电源 。 (广西河池市 2014 2015学年高一上学期期末 )在“ 探究加速度与力 、 质量的关系 ” 实验中 ， 某同学使用了如图所示的装置 ， 打点计时器的打点频率为 50 实验数据的分析与处理 (1)该同学得到一条纸带 ， 在纸带上取连续的六个计时点 ，如图所示 ， 相邻两点间的距离分别为 则打 s ， 打 A 、 F 两点的过程中小车的平均速度为_m/s， 小车的加速度为 _m/ (2) 该同学要探究小车的加速度 a 和质量 M 的关系，应该保持拉力不变；得到多组数据后他应描绘的图象是_ ( 选填 a M 还是 a 1M) 。 (3) 该同学通过
12、对数据的处理作出了 a F 图象如图所示，则 图中的直线不过原点的原因是 _ _ _ 。 此图中直线发生弯曲的原因是 _ _ _ 。 解析： (1) vE 10 32 s s 10 35 s s ；由 x a 2 10 m/5m/ (2) 在拉力一定时， a 与 M 成反比，故得到多 组数据后他应描绘的图象是 a 1M； (3) 由图象可知 ， 当拉力为 0时小车的加速度大于 0， 故直线不过原点的原因是平衡摩擦阻力时角度过大； 要使绳子所挂沙和沙桶的重力的大小作为细绳对小车的拉力的大小 ， 必须使 mM， 否则将会出现较大误差 ， 当沙和沙桶的质量过大时 ， 沙和沙桶的重力与绳的拉力有较大的差异 ， 从而产生很大的误差 。 答案： (1) 5 (2) a 1M (3 ) 平衡摩擦阻力时角度过大 沙和沙桶的质量过大，不再满足 m M (福州市 2014 2015学年高一上学期三校联考 )在做 “ 探究加速度与力 、 质量的关系 ” 的实验时 ， 计算出各纸带的加速度后 ， 将测得的反映加速度 关系的有关资料记录在表一中 。将测得的反映加速度 关系的有关资料记录在表二中 。 表一 表二 a/(ms 2) ( m s 2 ) 2.0
