高中物理 4.2 實驗 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版必修1

1、第二課時實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系第二課時實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 牛頓運動定律 賽車運動是一項非常刺激勇敢的運動項目擁有一輛良好的賽車對比賽是非常重要的，尤其是賽車的加速性能生產(chǎn)廠家總是不斷地改變車的材料，改進發(fā)動機，以追求更優(yōu)越的加速性能提高賽車的加速性能應(yīng)該從哪些方面入手呢？有什么依據(jù)？1理解加速度與力的關(guān)系，通過實驗探究此關(guān)系2理解加速度和質(zhì)量的關(guān)系知識清單知識清單實驗原理、方案實驗原理、方案1_法：在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時，先讓其中一個量_，來探究其他兩個量之間的關(guān)系2探究加速度與力的關(guān)系：保持_不變，測量物體在_下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系3探究加速度與質(zhì)

2、量的關(guān)系：保持_相同，測量_的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系1控制變量保持不變2.物體的質(zhì)量不同力的作用3.物體所受的力不同質(zhì)量綜合拓展綜合拓展2提供和測量物體所受的恒力設(shè)計的實驗裝置如下圖所示(1)對此實驗中力的理解：除了在真空中拋出或落下的物體(僅受重力)外，僅受一個力的物體幾乎是不存在的然而，一個單獨的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實驗中力F的含義可以是物體所受的合力(2)平衡摩擦力：如上圖所示，紙帶穿過打點計時器，為了消除摩擦力對小車的影響，可將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，用小車的重力的分力來抵消它所受到的摩擦力，直到小車不掛重物

3、時能在木板上勻速運動為止當(dāng)掛上重物時，只要重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，那么我們應(yīng)可近似認(rèn)為托盤和砝碼所受的重力大小等于小車所受的合力的大小增減盤中砝碼的個數(shù)可改變小車所受到的合力特別提示：整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變托盤和砝碼的質(zhì)量，還是改變小車的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力讓提供拉力的鉤碼(或沙和沙桶)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，可認(rèn)為拉力F等于鉤碼(或沙和沙桶)的重力嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，為了平衡摩擦力，需要在長木板的下面墊一木塊(木塊墊在沒有滑輪的一端)，反復(fù)移動木塊的位置，直到測出小車所拖紙帶上的各個相鄰計數(shù)點之間的距離都_為止，這時小車在斜面

4、上所做的是_運動，小車拖著紙帶運動時受到的摩擦力恰好與小車的_平衡答案：相等勻速直線重力沿斜面向下的分力2.在本實驗中，下列說法中正確的是 （ ）A.平衡摩擦力時，小桶應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂B.實驗中無須始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量C.實驗中需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量與砂和小桶質(zhì)量相差不多D.平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因為運動過程中紙帶也要受阻力D知識清單知識清單實驗操作與數(shù)據(jù)處理實驗操作與數(shù)據(jù)處理通過對小車運動的研究，來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，小車的質(zhì)量可用_測定如果小車上加砝碼，質(zhì)量就是_的總質(zhì)量，小車前拴著細(xì)繩，細(xì)繩跨過定滑輪，下

5、面吊著一個小桶，桶裝砂，砂和小桶的總質(zhì)量也可以用天平測定，知道砂和小桶的總質(zhì)量可以算出它們受的總重力，當(dāng)沙和小桶的總質(zhì)量_小車的總質(zhì)量時，這個重力就等于繩對小車的牽引力，當(dāng)小車運動時，用打點計時器將車的運動情況記錄下來，從相應(yīng)紙帶上可以求出小車運動的_，保持_不變，改變_，可以研究加速度和力的關(guān)系天平小車本身和砝碼遠(yuǎn)小于加速度小車總質(zhì)量砂和小桶的總質(zhì)量我們以縱坐標(biāo)表示_，橫坐標(biāo)表示_，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出相應(yīng)點，做出加速度和力的關(guān)系圖線，可以得出加速度正比于力的關(guān)系 如果保持_不變，在小車上加、減砝碼，改變小車的總質(zhì)量，可以研究_與_的關(guān)系，我們同樣可以以縱坐標(biāo)表示_，橫坐標(biāo)表示運動_，根據(jù)實驗數(shù)

6、據(jù)畫出相應(yīng)點，做出加速度和質(zhì)量倒數(shù)關(guān)系圖線，可以得出加速度正比于質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系小車運動加速度小車所受的牽引力砂和小桶的總質(zhì)量加速度質(zhì)量小車運動加速度物體質(zhì)量的倒數(shù)綜合拓展綜合拓展1加速度與力的關(guān)系(1)數(shù)據(jù)處理方法一設(shè)計一個表格如下，把同一物體在不同力的作用下的加速度值填在表中.序號123456力F加速度aF/a的值方法二為了更直觀地判斷 加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系，我們 以加速度a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)， 建立如右圖所示的坐標(biāo)系，根據(jù) 各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(2)實驗數(shù)據(jù)分析在表格數(shù)據(jù)中比較各組數(shù)據(jù)中F/a的值是否相等或接近相等在aF坐標(biāo)系中，如果所描的點在一條過原點的直線上，說明a與F成正比，

7、如果不是，則需進一步分析2加速度與質(zhì)量關(guān)系(1)實驗數(shù)據(jù)處理方法一設(shè)計一個表格如下，把不同物體的質(zhì)量、加速度填入表格.序號123456質(zhì)量m加速度ama方法二因若“a與m成反比”，實際上就是“a與 成正比”，所以我們建立以a為縱坐標(biāo)、 為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系，建立右圖所示的坐標(biāo)系，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(2)實驗數(shù)據(jù)分析在表格數(shù)據(jù)中比較各組數(shù)據(jù)中ma是否相等，或接近相等在a- 坐標(biāo)系中，如果所描的點是一條過原點的直線上，說明a與m成反比如果不是，則需進一步分析特別提示：實驗中用圖象處理數(shù)據(jù)，可直觀看到兩個物理量之間的關(guān)系，并有效減小誤差，并排除錯誤數(shù)據(jù)將“a與m成反比”用“a與 成正比”代替是一

8、種技巧，便于尋找關(guān)系嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1若測得某一物體m一定時，a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象(2)從圖象中可以判定：當(dāng)m一定時，a與F的關(guān)系為_a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00答案：(1)畫出的aF圖象如下圖所示；(2)由圖象可知a與F成正比關(guān)系2在用實驗探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，下列對數(shù)據(jù)的分析我們常采用的是()A以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a-m圖象是一條經(jīng)過原點的直線，則a與m成反比B以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a -m圖象是一條雙曲線，則a與m成反比C以a為縱坐標(biāo)， 為

9、橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a- 圖象是一條雙曲線，則a與m成反比D以a為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a- 圖象是一條過原點的直線則a與m成反比D實驗原理及方法 實驗：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，為驗證小車質(zhì)量M不變時，a與F成正比，小車質(zhì)量M和砂及桶的質(zhì)量m分別選取下列幾組數(shù)值：應(yīng)該用哪組效果會好()解析：實驗時，需要物體的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，效果才顯著所以，為減小實驗誤差應(yīng)使Mm，為此選B組數(shù)值誤差較小，所畫的aF圖線就會比較準(zhǔn)確答案：B名師點睛：在解答實驗題時，要回憶做過的實驗，尤其是實驗原理 變式應(yīng)用變式應(yīng)用1如圖所示是某次利用氣墊導(dǎo)軌“驗證牛頓運動定律”的實驗裝置

10、安裝完畢后的示意圖，圖中A為沙桶和沙，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計時器，F(xiàn)為蓄電池，電壓為6 V，G是電鍵，請指出圖中的三處錯誤：答案：(1)B接滑塊的細(xì)線應(yīng)水平(或與導(dǎo)軌平行)(2)C滑塊離電火花計時器太遠(yuǎn)(3)E電火花計時器用的是220 V的交流電，不能接直流電(1) _(2) _(3) _實驗操作及數(shù)據(jù)處理 若測得某一物體M一定時，a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表所示.a/(ms2)2.524.205.186.00F/N0.761.261.541.79(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出a-F圖象(2)從圖象可以判定：當(dāng)M一定時，a與F的關(guān)系為_解析：(1)根據(jù)表中所

11、給數(shù)據(jù)，利用描點法作出aF圖象，如右圖所示(2)由圖象可知aF成正比關(guān)系答案：(1)如上圖(2)正比名師點睛：若a與F成正比，則圖象是一條過原點的直線，同時因?qū)嶒炛胁豢杀苊獾爻霈F(xiàn)誤差，研究誤差產(chǎn)生的原因，從而減小誤差增大實驗的準(zhǔn)確性，在誤差范圍內(nèi)圖線是一條過原點的直線即可連線時應(yīng)使直線過盡可能多的點，不在直線上的點應(yīng)大致對稱分布在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮變式應(yīng)用變式應(yīng)用2.“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示(1)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計時器打點的時間間隔為0.02 s從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，

12、量出相鄰計數(shù)點之間的距離該小車的速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(ms2)0.691.181.662.182.70請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖丙中作出aF的關(guān)系圖象(3)根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點，請說明主要原因答案：(1)0.16(0.15也算對)(2)如下圖所示(3)未計入砝碼盤的重力水平測試水平測試1在研究物體的“加速度、作用力和質(zhì)量”三個物理量的關(guān)系時，我們用實驗研究了小車“在質(zhì)量一定的情況下，加速度和作用力的關(guān)系”；又研究了“在作用力一定的情