人教版必修一 實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 課件 （共34張） (1).ppt

2實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 自主閱讀 自我檢測(cè) 一 加速度與力的關(guān)系1 根據(jù)日常的觀察 同一個(gè)物體 受到的作用力越大 產(chǎn)生加速度就越大 同樣的力作用在不同質(zhì)量的物體上 質(zhì)量小的物體加速度大 因此我們可以假設(shè)力與加速度成正比 力與質(zhì)量成反比 2 探究加速度與力的關(guān)系的基本思路 保持物體的質(zhì)量不變 測(cè)量物體在不同的力的作用下的加速度 分析加速度與力的關(guān)系 3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析 為了直觀地判斷加速度a與力f的數(shù)量關(guān)系 我們以a為縱坐標(biāo) f為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系 根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn) 如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上 說明a與f成正比 自主閱讀 自我檢測(cè) 二 加速度與質(zhì)量的關(guān)系1 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系的基本思路 保持物體所受的力相同 測(cè)量不同質(zhì)量的物體在這個(gè)力作用下的加速度 分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 在相同力的作用下 質(zhì)量越大 加速度越小 我們從最簡(jiǎn)單的情況入手 檢驗(yàn)是否 a與m成反比 實(shí)際上就是檢驗(yàn)是否 a與成正比 我們以a為縱坐標(biāo) 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系 根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn) 如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上 說明a與成正比 即a與m成反比 自主閱讀 自我檢測(cè) 三 制定兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問題1 實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量 物體的加速度 物體所受的力和物體的質(zhì)量 2 測(cè)量物理量 1 測(cè)量質(zhì)量 質(zhì)量可以用天平測(cè)量 自主閱讀 自我檢測(cè) 3 測(cè)量合力 平衡摩擦力 如圖所示 小車在運(yùn)動(dòng)中受細(xì)繩的拉力 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力和長(zhǎng)木板的摩擦力作用 由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的阻力和長(zhǎng)木板的摩擦力難以測(cè)量 因此小車的合力難以測(cè)量 實(shí)際操作中常采用平衡摩擦力的方法將實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)化 即將木板遠(yuǎn)離滑輪的一端墊高 使小車在不受拉力作用時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速下滑 以平衡各種阻力 此時(shí)小車的合力等于繩的拉力 小車合力的近似 在盤和重物的總質(zhì)量比小車的質(zhì)量小很多時(shí) 小車的合力近似等于盤和重物的總重力 自主閱讀 自我檢測(cè) 四 怎樣由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論在本實(shí)驗(yàn)中 我們猜想物體的加速度與它所受的力成正比 與質(zhì)量成反比 然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出a f圖象和圖象 若多次測(cè)量 每次實(shí)驗(yàn)的點(diǎn)都可以擬合成直線 這些直線都近似通過原點(diǎn) 說明實(shí)際的規(guī)律很可能就是兩物理量存在正比關(guān)系 自主閱讀 自我檢測(cè) 1 正誤辨析 1 本實(shí)驗(yàn)研究的是物體所受的某一個(gè)力與物體加速度的關(guān)系 解析研究的是物體所受的合力與加速度的關(guān)系 而非某一個(gè)力 答案 2 實(shí)驗(yàn)假設(shè)應(yīng)該從最簡(jiǎn)單的情況進(jìn)行猜想 解析先檢驗(yàn)最簡(jiǎn)單的假設(shè) 如果不成立 再檢驗(yàn)其他的復(fù)雜的猜想 答案 3 實(shí)驗(yàn)中作直線擬合的方法是讓每個(gè)點(diǎn)都要在一條直線上 解析作直線擬合的方法是較多的點(diǎn)在一條直線上 其他不在直線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè) 答案 自主閱讀 自我檢測(cè) 4 多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 得到的結(jié)論一定是準(zhǔn)確的 解析多次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論仍然具有猜想和推斷的性質(zhì) 只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的很多新結(jié)果與事實(shí)一致時(shí) 這樣的結(jié)論才真正正確 答案 自主閱讀 自我檢測(cè) 2 在研究物體的加速度 作用力和質(zhì)量三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí) 我們用實(shí)驗(yàn)研究了小車 在質(zhì)量一定的情況下 加速度和作用力之間的關(guān)系 又研究了 在作用力一定的情況下 加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系 這種研究物理問題的科學(xué)方法是 a 建立理想模型的方法b 控制變量法c 等效替代法d 類比法解析研究三個(gè)或三個(gè)以上物理量間的關(guān)系時(shí)通常采用控制變量法 答案b 探究一 探究二 實(shí)驗(yàn)過程情景導(dǎo)引在探究加速度與外力間的關(guān)系時(shí) 得到的圖象如圖中甲和乙所示 則出現(xiàn)此種現(xiàn)象的原因是什么 要點(diǎn)提示甲圖說明平衡摩擦力時(shí) 木板傾角過大了 即拉力f 0時(shí) 已產(chǎn)生加速度 此加速度是由小車重力的分力形成的 乙圖說明平衡摩擦力不夠或根本沒有平衡摩擦力 因?yàn)楫?dāng)拉力增大到一定程度時(shí)才產(chǎn)生加速度 探究一 探究二 知識(shí)歸納1 實(shí)驗(yàn)器材小車 砝碼 小桶 沙 細(xì)線 一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板 墊木 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 交流電源 紙帶 刻度尺 天平 2 實(shí)驗(yàn)原理 1 應(yīng)用紙帶測(cè)加速度 在小車后面安裝一條通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔的紙帶 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后釋放小車 打出一條紙帶 然后 根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等的時(shí)間間隔t內(nèi)的位移之差 x at2求出加速度 探究一 探究二 探究一 探究二 3 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 按右圖所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好 3 平衡摩擦力 在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊 多次移動(dòng)木塊位置 直到輕推小車 使小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持勻速直線運(yùn)動(dòng)為止 探究一 探究二 4 在小桶里放入適量的沙 在小車上加放適量的砝碼 用天平測(cè)出小桶和沙的質(zhì)量m 并記錄下來 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 5 保持小車的質(zhì)量不變 改變沙和小桶的質(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)的加速度的值并記錄在表格的相應(yīng)位置 探究一 探究二 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)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的a f圖象 從而得出a f的關(guān)系 8 保持沙和小桶的質(zhì)量不變 在小車上加放砝碼 重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn) 求出相應(yīng)的加速度 并設(shè)計(jì)表格如下 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的圖象 從而得出a m 的關(guān)系 9 整理實(shí)驗(yàn)器材 結(jié)束實(shí)驗(yàn) 探究一 探究二 典例剖析 例1 用如圖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)部所裝沙子的質(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小桶 d 將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在12v電壓的蓄電池上 e 先放開小車 再接通電源 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 探究一 探究二 f 保持小桶及桶中沙子的質(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) g 分析每條紙帶 測(cè)量并計(jì)算出加速度的值 h 作a m關(guān)系圖象 并由圖象確定a m之間的關(guān)系 1 該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是 該步驟應(yīng)排在步驟實(shí)驗(yàn)之后 2 在上述步驟中 有錯(cuò)誤的是 應(yīng)修改為 3 在上述步驟中 處理不恰當(dāng)?shù)氖?應(yīng)把改為 探究一 探究二 解析實(shí)驗(yàn)中把小桶及桶中沙子的重力看作與小車所受拉力大小相等 沒有考慮摩擦力 故必須平衡摩擦力 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在12v電壓的蓄電池上將無法工作 必須接在6v以下交流電壓的學(xué)生電源上 實(shí)驗(yàn)時(shí) 應(yīng)先接通電源 再放開小車 作a m關(guān)系圖象 得到的是雙曲線 很難作出正確的判斷 必須 化曲為直 改作a 關(guān)系圖象 答案 1 平衡摩擦力b 2 ded將 12v電壓的蓄電池 改為 6v以下交流電壓的學(xué)生電源 e將 先放開小車 再接通電源 改為 先接通電源 再放開小車 3 ha ma 探究一 探究二 實(shí)驗(yàn)誤差與注意事項(xiàng)情景導(dǎo)引實(shí)驗(yàn)過程中為什么要平衡摩擦力 如何平衡摩擦力 要點(diǎn)提示平衡摩擦力的目的 使小桶和沙子的重力等于小車受到的合力 平衡摩擦力的方法 將不帶定滑輪的一端適當(dāng)墊高 在不掛小桶的情況下 使小車帶動(dòng)紙帶 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí) 沿長(zhǎng)木板恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng) 探究一 探究二 知識(shí)歸納1 誤差分析 1 實(shí)驗(yàn)原理不完善造成系統(tǒng)誤差 實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力 實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力 存在系統(tǒng)誤差 2 測(cè)量 操作不夠準(zhǔn)確造成偶然誤差 探究一 探究二 2 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)中應(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)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 平衡摩擦力后 在后面的實(shí)驗(yàn)中無論是改變沙桶的質(zhì)量還是改變小車的質(zhì)量 都不需要重新平衡摩擦力 3 改變沙的質(zhì)量過程中 要始終保證沙桶 包括沙 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)也要盡可能地分布在直線的兩側(cè) 但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去 探究一 探究二 典例剖析 例2 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 1 當(dāng)小車 包括車中砝碼 的質(zhì)量m 與砝碼及盤的質(zhì)量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 探究一 探究二 2 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乙所示 打點(diǎn)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 3 右圖是甲 乙兩同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象 形成圖線甲的原因是 形成圖線乙的原因是 探究一 探究二 解析 1 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中 要保證m m 才能保證繩子的拉力約等于m的重力 2 計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔t 0 1s 間距x1 3 52cm x2 3 68cm x3 3 83cm 3 圖線甲 f 0時(shí) 小車就有了加速度 可見是長(zhǎng)木板傾角過大 圖線乙 有了拉力時(shí) 加速度仍為0 說明未平衡摩擦力或長(zhǎng)木板傾角過小 答案 1 m m 2 0 16 3 長(zhǎng)木板傾角過大未平衡摩擦力或長(zhǎng)木板傾角過小 1 2 3 4 5 1 在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車來做探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí) 下列說法不正確的是 a 平衡摩擦力時(shí) 應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上b 連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板保持平行c 平衡摩擦力后 長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)d 小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 且應(yīng)先接通電源再釋放小車解析選項(xiàng)a中平衡摩擦力時(shí) 不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼 或小桶 拴在小車上 選項(xiàng)a說法錯(cuò)誤 選項(xiàng)b c d符合正確的操作方法 選項(xiàng)b c d說法正確 答案a 1 2 3 4 5 2 在用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中 下列做法或者理由正確的是 a 實(shí)驗(yàn)中為了保證安全 應(yīng)該選用低壓直流電源b 可以將裝有沙子的小桶用鉤碼代替 這樣會(huì)使實(shí)驗(yàn)更加方便c 實(shí)驗(yàn)結(jié)果不用a m圖象 而用a 圖象 是為了便于根據(jù)圖象直觀地進(jìn)行判斷d 平衡摩擦力 的本質(zhì)就是讓小車受到的摩擦力為零解析電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要的是低壓交流電源 a錯(cuò)誤 如果用鉤碼代替裝有沙子的小桶進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 不利于調(diào)節(jié)拉力的大小 b錯(cuò)誤 實(shí)驗(yàn)中處理圖象 一般都是盡量 化曲為直 這樣更容易判斷問題 c正確 小車運(yùn)動(dòng)過程中受的阻力是永遠(yuǎn)存在的 無法使之為零 故d項(xiàng)錯(cuò)誤 答案c 1 2 3 4 5 3 多選 如圖所示是某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象 下列說法中正確的是 a 形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大b 形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過小c 形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大d 形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過小 1 2 3 4 5 解析由題圖甲可以知道 當(dāng)f 0時(shí) a 0 所以沒有作用力時(shí) 小車已經(jīng)有加速度 原因可能是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大 所以a選項(xiàng)是正確的 題圖乙中圖象在a軸上有截距 這是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過大造成的 故b錯(cuò)誤 由題圖丙可以知道 當(dāng)f 0時(shí) a 0 原因可能是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過小 故c錯(cuò)誤 題圖丁中圖象在軸上有截距 這是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過小造成的 所以d選項(xiàng)是正確的 答案ad 1 2 3 4 5 4 多選 在探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中 關(guān)于小車所受的合力 下列敘述正確的是 a 小車所受的合力就是所掛小盤和砝碼的重力b 小車所受的合力的大小等于托盤和砝碼通過細(xì)繩對(duì)小車施加的拉力c 只有平衡摩擦力之后 小車所受合力才等于細(xì)繩對(duì)小車的拉力d 只有平衡摩擦力之后 且當(dāng)小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí) 小車所受合力的大小可認(rèn)為等于托盤和砝碼的重力大小 1 2 3 4 5 解析托盤與砝碼的重力不可說成是小車所受的合力 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 由于小車下滑必受摩擦力作用 平衡摩擦力之后 實(shí)際上是m gsin ff 小車所受合力才等于細(xì)繩的拉力 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 c正確 只有當(dāng)小車質(zhì)量m 遠(yuǎn)大于托盤與砝碼質(zhì)量m 即m m 時(shí) 細(xì)繩中的拉力大小才近似等于托盤和砝碼的重力大小 也只有平衡了摩擦力之后 小車所受合力大小才近似等于托盤和砝碼的重力大小 選項(xiàng)d正確 答案cd 1 2 3 4 5 5 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系