《實驗探究加速度與力 質量的關系》物理精品課件(修改)

1、人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 第二節(jié)第二節(jié) 實驗實驗:探究加速度與力探究加速度與力 質量的關系質量的關系 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 知識與技能知識與技能 1探究加速度與力的關系探究加速度與力的關系 2探究加速度與質量的關系探究加速度與質量的關系 3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)方法掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)方法 學習目標學習目標 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 (1)了解如何描述物體的運動狀態(tài)，明確物體運動狀態(tài)了解如何描述物體的運動狀態(tài)，明確物體運動狀態(tài) 的改變必有加速度的改變必有加速度 (2)掌握一種科學的研究方法掌握一種科學的研究方法控制變量法

2、控制變量法 (3)理解加速度和力、質量的關系，并知道得出這個關理解加速度和力、質量的關系，并知道得出這個關 系的實驗思想和實驗方法系的實驗思想和實驗方法 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 (1)采用控制變量法采用控制變量法 當研究對象有兩個以上的參量發(fā)生牽連變化時，我們當研究對象有兩個以上的參量發(fā)生牽連變化時，我們 設法控制某些參量使之不變，而研究其中兩個參量之間的設法控制某些參量使之不變，而研究其中兩個參量之間的 變化關系的方法，是物理實驗中經常采取的一種方法本變化關系的方法，是物理實驗中經常采取的一種方法本 實驗有實驗有F、m、a三個參量，研究加速度三個參量，研究加速度a與

3、與F及及m的關系時，的關系時， 我們應先控制一個參量不變，研究另外兩個參量之間的關我們應先控制一個參量不變，研究另外兩個參量之間的關 系在該實驗中要求先控制小車的質量系在該實驗中要求先控制小車的質量m不變，改變小車不變，改變小車 所受的拉力所受的拉力F，討論，討論a與與F的關系；再控制小車所受的拉力的關系；再控制小車所受的拉力F 不變改變小車的質量不變改變小車的質量m，討論，討論a與與m的關系的關系 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 (2)要測量的物理量要測量的物理量 小車與其上砝碼的總質量小車與其上砝碼的總質量m用天平測出用天平測出 小車受的拉力小車受的拉力F用天平測出小盤和

4、盤內砝碼的總質用天平測出小盤和盤內砝碼的總質 量量m，由，由Fmg算出算出 小車的加速度小車的加速度a通過打點計時器打出的紙帶測算通過打點計時器打出的紙帶測算 出出 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 (4)怎樣提供和測量物體所受的恒力怎樣提供和測量物體所受的恒力 在下圖中，用鉤碼牽引小車，使小車做勻加速運動的在下圖中，用鉤碼牽引小車，使小車做勻加速運動的 力，與鉤碼的重力相等因此，增減鉤碼的個數(shù)就可以改力，與鉤碼的重力相等因此，增減鉤碼的個數(shù)就可以改 變小車受到的合力變小車受到的

5、合力 當然這是有誤差的，應當平衡掉摩擦力并且保持小車當然這是有誤差的，應當平衡掉摩擦力并且保持小車 及車中砝碼的質量遠遠大于鉤碼的質量，才能這樣近似認及車中砝碼的質量遠遠大于鉤碼的質量，才能這樣近似認 為小車所受的合力等于鉤碼的重力為小車所受的合力等于鉤碼的重力 平衡摩擦力時，不對小車施加拉力，只在木板無滑輪平衡摩擦力時，不對小車施加拉力，只在木板無滑輪 的一端下面墊一薄木塊，反復移動其位置使小車做勻速運的一端下面墊一薄木塊，反復移動其位置使小車做勻速運 動，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點距均勻為止動，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點距均勻為止 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物

6、理 打點計時器、紙帶及復寫紙、小車、一端附有定滑輪打點計時器、紙帶及復寫紙、小車、一端附有定滑輪 的長木板、小盤和砝碼、細繩、低壓交流電源、天平的長木板、小盤和砝碼、細繩、低壓交流電源、天平(帶有帶有 一套砝碼一套砝碼)、刻度尺、刻度尺 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 1用天平測出小車和重物的質量分別為用天平測出小車和重物的質量分別為m、m，并，并 把數(shù)值記錄下來把數(shù)值記錄下來 2按圖將實驗器材安裝好按圖將實驗器材安裝好(小車上不系繩小車上不系繩) 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 3平衡摩擦力，把木板無滑輪的一端下面墊一薄木平衡摩擦力，把木板無滑輪的一端下面

7、墊一薄木 板，反復移動其位置，直到打點計時器正常工作后不掛重板，反復移動其位置，直到打點計時器正常工作后不掛重 物的小車在斜面上做勻速直線運動為止物的小車在斜面上做勻速直線運動為止(紙帶上相鄰點間距紙帶上相鄰點間距 相等相等) 4將重物通過細繩系在小車上，接通電源放開小車，將重物通過細繩系在小車上，接通電源放開小車， 用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標上號用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標上號 碼及此時所掛重物的重力碼及此時所掛重物的重力mg. 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 5保持小車的質量不變，改變所掛重物的重力，重保持小車的質量不變，改變所掛重物

8、的重力，重 復步驟復步驟4，多做幾次實驗，每次小車從同一位置釋放，并記，多做幾次實驗，每次小車從同一位置釋放，并記 錄好相應紙帶及重物的重力錄好相應紙帶及重物的重力m1g、m2g 6保持小車所受合外力不變，在小車上加放砝碼，保持小車所受合外力不變，在小車上加放砝碼， 并測出小車與所放砝碼的總質量并測出小車與所放砝碼的總質量m，接通電源，放開小車，接通電源，放開小車 用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標上號用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標上號 碼碼 7繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟6，多做幾次實，多做幾次實 驗，在每次得到的紙帶上標上號碼驗，

9、在每次得到的紙帶上標上號碼 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 1物體的質量一定，加速度與受力的關系物體的質量一定，加速度與受力的關系 實驗序號 加速度a/ms2小車受力F/N 1 2 3 由表中數(shù)據(jù)，作出由表中數(shù)據(jù)，作出aF圖象，并得出結論圖象，并得出結論 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 2物體的受力一定，加速度與質量的關系物體的受力一定，加速度與質量的關系 實驗序號實驗序號 加速度加速度a/ms 2 小車質量小車質量m/kg 1 2 3 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 1整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤整個實驗平衡了摩擦力后，不管

10、以后是改變小盤 和砝碼的質量還是改變小車和砝碼的質量，都不需要重新和砝碼的質量還是改變小車和砝碼的質量，都不需要重新 平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小車所受動力平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小車所受動力(小車重力沿小車重力沿 斜面方向的分力斜面方向的分力)與小車所受阻力與小車所受阻力(包括小車所受摩擦力和包括小車所受摩擦力和 打點計時器對小車之后所拖紙帶的摩擦力打點計時器對小車之后所拖紙帶的摩擦力)大小相等平衡大小相等平衡 摩擦力時，應在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給摩擦力時，應在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給 小車一個初速度，若在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，小車一個初速度，若在紙帶上打

11、出的點的間隔是均勻的， 則表明平衡了摩擦力，否則必須重新調整小木板的位置則表明平衡了摩擦力，否則必須重新調整小木板的位置 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 2平衡摩擦力后，每次實驗時必須滿足在小車上所平衡摩擦力后，每次實驗時必須滿足在小車上所 加砝碼的質量遠大于砝碼和小盤的總質量的條件下進加砝碼的質量遠大于砝碼和小盤的總質量的條件下進 行只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到行只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到 的拉力相等的拉力相等 3改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近打改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近打 點計時器點計時器(或盡量遠

12、離定滑輪的一端或盡量遠離定滑輪的一端)，并應先接通電源，并應先接通電源， 再放開小車，且在小車到達定滑輪前應按住小車再放開小車，且在小車到達定滑輪前應按住小車 4各紙帶的加速度各紙帶的加速度a，都應是該紙帶的平均加速度，都應是該紙帶的平均加速度 5作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線 上的點應盡可能對稱分布在所作直線的兩側上的點應盡可能對稱分布在所作直線的兩側 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 1小車質量小車質量m應比重物的質量應比重物的質量m大得多，其原理將大得多，其原理將 在后面的牛頓運動定律的應用中專門討論二者差

13、距越小，在后面的牛頓運動定律的應用中專門討論二者差距越小， 圖象線性越差圖象線性越差 2夾口的密合性能差是造成誤差的原因之一由于夾口的密合性能差是造成誤差的原因之一由于 小車的質量和速度較大，夾子不易夾住小車的后拖線；有小車的質量和速度較大，夾子不易夾住小車的后拖線；有 些時候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對應小車些時候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對應小車 仍向前運動，這些都是造成位移誤差的原因仍向前運動，這些都是造成位移誤差的原因 3小車運動停止時不能與定滑輪相碰，如果小車碰到定滑小車運動停止時不能與定滑輪相碰，如果小車碰到定滑 輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰的小車位移

14、偏輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰的小車位移偏 小，產生誤差小，產生誤差 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 4兩個圖象的分析兩個圖象的分析 如出現(xiàn)圖中如出現(xiàn)圖中的直線，說明平衡摩擦力時，平衡過度的直線，說明平衡摩擦力時，平衡過度 了即拉力了即拉力F0時，已產生加速度，其加速度是由多余重時，已產生加速度，其加速度是由多余重 力的分力造成的力的分力造成的 圖上中圖上中的直線，說明平衡摩擦力不夠，因為拉力為的直線，說明平衡摩擦力不夠，因為拉力為 F0時才產生加速度時才產生加速度 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 例例1在做在做“探究加速度與力、質量的關系探究加速

15、度與力、質量的關系”的實驗時，的實驗時， 計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和和F關系關系 的有關資料記錄在表一中將測得的反映加速度的有關資料記錄在表一中將測得的反映加速度a和質量和質量M 關系的有關資料記錄在表二中關系的有關資料記錄在表二中 a/(ms2)1.984.065.958.12 F/N1.002.003.004.00 典型例題解析典型例題解析 表一表一 a/(ms2)2.042.663.233.98 /kg10.500.670.801.00 表二表二 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 a/(ms2)1.984.06

16、5.958.12 F/N1.002.003.004.00 表一表一 a/(ms2)2.042.663.233.98 /kg10.500.670.801.00 表二表二 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 (2)正比關系；反比關系正比關系；反比關系(3)0.5kg(4)4N 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 變式訓練變式訓練1若測得某一物體受力若測得某一物體受力F一定時，一定時，a與與M的的 關系數(shù)據(jù)如下表所示關系數(shù)據(jù)如下表所示 a/(ms 2) 2.04 2.66 3.23 3.98 M/kg2.00 1.50 1

17、.25 1.00 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 分析：分析：解決此類問題首先應根據(jù)已知數(shù)據(jù)作出圖象，解決此類問題首先應根據(jù)已知數(shù)據(jù)作出圖象， 再根據(jù)圖象研究物理量間的關系此題如果作出再根據(jù)圖象研究物理量間的關系此題如果作出aM圖象圖象 (如圖如圖)，該圖象是曲線，無法確定加速度與質量的關系，該圖象是曲線，無法確定加速度與質量的關系 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 例例2做做“探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系”的實驗，主的實驗，主 要的步驟

18、有：要的步驟有： A將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上，取將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上，取 兩個質量相等的小車，放在光滑的水平長木板上兩個質量相等的小車，放在光滑的水平長木板上 B打開夾子，讓兩個小車同時從靜止開始運動，小打開夾子，讓兩個小車同時從靜止開始運動，小 車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻車運動一段距離后，夾上夾子，讓它們同時停下來，用刻 度尺分別測出兩個小車在這一段相同時間內通過的位移大度尺分別測出兩個小車在這一段相同時間內通過的位移大 小小 C分析所得到的兩個小車在相同時間內通過的位移分析所得到的兩個小車在相同時間內通過的位移 大小與小車所受的水平拉

19、力的大小的關系，從而得到質量大小與小車所受的水平拉力的大小的關系，從而得到質量 相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的關系相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的關系 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 D在小車的后端也分別系上細繩，用一只夾子夾住在小車的后端也分別系上細繩，用一只夾子夾住 這兩根細繩這兩根細繩 E在小車的前端分別系上細繩，繩的另一端跨過定在小車的前端分別系上細繩，繩的另一端跨過定 滑輪各掛一個小盤，盤內分別放著數(shù)目不等的砝碼，使砝滑輪各掛一個小盤，盤內分別放著數(shù)目不等的砝碼，使砝 碼盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車的質量，分別用天平碼盤和盤內砝碼的總質量

20、遠小于小車的質量，分別用天平 測出兩個砝碼盤和盤內砝碼的總質量測出兩個砝碼盤和盤內砝碼的總質量 上述實驗步驟，正確的排列順序是上述實驗步驟，正確的排列順序是_ 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 答案：答案：AEDBC 解析：解析：由該節(jié)的學習不難得出答案為由該節(jié)的學習不難得出答案為A、E、D、B、C. 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 規(guī)律總結：規(guī)律總結：(1)實驗器材：打點計時器、紙帶及復寫紙實驗器材：打點計時器、紙帶及復寫紙 片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤和砝碼、細繩、片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤和砝碼、細繩、 低壓交流電源、兩根導線、天平

21、低壓交流電源、兩根導線、天平(帶有一套砝碼帶有一套砝碼)、刻度、刻度 尺尺 (2)實驗步驟需要注意的問題：實驗步驟需要注意的問題： 平衡摩擦力要適度，不能出現(xiàn)平衡不足或平衡過度平衡摩擦力要適度，不能出現(xiàn)平衡不足或平衡過度 的問題的問題 為保持紙帶上所打第一個點時速度為零，需先通電為保持紙帶上所打第一個點時速度為零，需先通電 后放車后放車 實驗中需保證盤和盤中所放砝碼的總質量實驗中需保證盤和盤中所放砝碼的總質量m與小車與小車 和砝碼總質量和砝碼總質量M的關系為的關系為mM. 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 變式訓練變式訓練2在在“探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的

22、關系”的的 實驗中，實驗所需器材除了一端附有定滑輪的長木板、兩實驗中，實驗所需器材除了一端附有定滑輪的長木板、兩 個小車、細繩、兩個砝碼盤、夾子外，還需要哪些器材？個小車、細繩、兩個砝碼盤、夾子外，還需要哪些器材？ 答案：答案：砝碼、天平、刻度尺砝碼、天平、刻度尺 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 例例3實驗：在實驗：在“探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系”的實的實 驗中，實驗裝置如下圖驗中，實驗裝置如下圖(1)所示所示 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 (1)為驗證小車質量為驗證小車質量M不變時，不變時，a與與F成正比小車質量成正比小車質量

23、M和沙及桶的質量和沙及桶的質量m分別選取下列幾組數(shù)值：應該用哪組分別選取下列幾組數(shù)值：應該用哪組 效果會好效果會好() AM500g，m分別為分別為50g、70g、100g、125g BM500g，m分別為分別為20g、30g、40g、50g CM200g，m分別為分別為50g、70g、100g、125g DM200g，m分別為分別為30g、40g、50g、60g 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 (2)有兩位同學通過測量作出有兩位同學通過測量作出aF圖象，如上圖圖象，如上圖(2)所所 示甲、乙中的示甲、乙中的A、B圖線試分析：圖線試分析： A圖線不通過坐標原點的原因是圖線不通

24、過坐標原點的原因是 _； A圖線上部彎曲的原因是圖線上部彎曲的原因是 _； B圖線在縱軸上有截距的原因是圖線在縱軸上有截距的原因是 _ 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 答案：答案：(1)B (2)沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠沒有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠 未滿足沙和沙桶質量未滿足沙和沙桶質量m遠小于小車的質量遠小于小車的質量M 平衡摩擦力時，長木板傾角過大，小車沿斜面向下平衡摩擦力時，長木板傾角過大，小車沿斜面向下 分力大于摩擦力，使尚未對小車施加力時，小車已有加速分力大于摩擦力，使尚未對小車施加力時，小車已有加速 度度 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 解

25、析：解析：實驗時，需要物體的質量遠小于小車的質量，實驗時，需要物體的質量遠小于小車的質量， 效果才顯著自然界中存在摩擦的影響，所以，要平衡摩效果才顯著自然界中存在摩擦的影響，所以，要平衡摩 擦力，這樣畫出的應是過原點的一條傾斜向上的直線為擦力，這樣畫出的應是過原點的一條傾斜向上的直線為 減小實驗誤差應使減小實驗誤差應使Mm，為此選，為此選B組數(shù)值誤差較小，所畫組數(shù)值誤差較小，所畫 的的aF圖線就會比較準確圖線就會比較準確 人教版必修一人教版必修一 新課標新課標 物理物理 規(guī)律總結：規(guī)律總結：(1)實驗原理中設定為光滑水平面情形，所實驗原理中設定為光滑水平面情形，所 以實驗中應平衡摩擦力，若未平衡摩擦力或平衡不當就會以實驗中應平衡摩擦力，若未平衡摩擦力或平衡不當就會 帶來系統(tǒng)誤差帶來系統(tǒng)誤差 (2)實驗中若把沙和沙筒所