2022-2023學年人教版必修一 4.2 實驗：探究加速度與力、質量的關系 課件（36張）

1、第1節(jié) 實驗：探究加速度與力、質量的關系新知導入知識回顧1、牛頓第一定律的內容是什么？一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。2、慣性與質量的關系是什么？質量是慣性大小的唯一量度，質量越大慣性越大。由前面的學習可見，力是改變物體運動狀態(tài)的原因，質量大的物體運動狀態(tài)不容易改變。這說明，加速度與力、質量之間必然存在一定的關系。下面我們我們通過實驗分別從兩方面來探究加速度與力、質量之間的定量關系： 加速度與力的關系； 加速度與質量的關系新知導入新知講解1、實驗目的：定量分析a、F、m的關系。2、實驗方法：控制變量法例如：在研究某個物理量y與另外兩變量x1 、

2、x2 的關系時，先固定一個變量x2 不變，研究y與另一個變量x1 之間的定量關系；然后再固定變量x1 不變，研究y與x2 之間的關系。一、實驗：探究加速度與力、質量的關系新知講解3、實驗思路將小車置于水平木板上，通過滑輪與槽碼相連。小車可以在槽碼的牽引下運動。新知講解（1）加速度與力的關系保持物體的質量不變，測量不同力下的加速度，分析加速度與力的關系。（2）加速度與質量的關系保持物體受力不變，測量不同質量下的加速度，分析加速度與質量的關系。新知講解4、物理量的測量本實驗需要測量的物理量有三個：物體的質量m、物體所受的作用力F和物體運動的加速度a。（1）質量的測量 質量可以用天平測量。為了改變小

3、車的質量，可以在小車中增減砝碼的數量。新知講解（2）加速度的測量方法2：將打點計時器的紙帶連在小車上，根據紙帶上打出的點來測量加速度。新知講解（2）力的測量現(xiàn)實中，僅受一個力作用的物體幾乎不存在，所以實驗中作用力F的含義可以是物體所受的合力。那么，如何測小車所受合外力F合？我們通過下面具體實驗來說明。新知講解實驗設計1：用阻力補償法探究加速度與力、質量的關系1、實驗器材：小車、打點計時器、紙帶、一端帶滑輪的長木板、細線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平。電源插頭新知講解2、實驗步驟（1）用天平測出小車的質量；（2）按圖裝好實驗器材，平衡摩擦力。（3）控制小車質量不變，用細線將鉤碼與小車相連，打開打點計

4、時器，釋放小車，測出一組數據。（4）保持小車上的砝碼個數不變,改變鉤碼質量，并測量得F （鉤碼質量遠小于小車質量），多測幾組數據。新知講解注意：只有在鉤碼質量遠小于小車質量時，線的拉力近似等于鉤碼的重力。（5）控制鉤碼質量不變，改變小車質量，再測幾組數據填入表中。（6）分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值；（7）作aF關系圖象，并由圖象確定aF關系。新知講解思考討論：怎樣平衡小車的摩擦力？在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復移動薄木板的位置，直至小車在斜面上運動時以保持勻速運動狀態(tài)，這樣小車所受合力為零，平衡了小車的摩擦力。小車受到的摩擦力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平

5、衡。新知講解4、進行實驗表1：小車質量一定0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.15 0.310.430.590.76拉力F加速度a思考：如何更直觀地處理數據？以a為縱坐標、F為橫坐標建立直角坐標系。根據各組實驗數據在坐標紙上描點，觀察圖像。新知講解F/N這些點在一條過原點的直線附近，說明加速度a 與拉力F 成正比。a/ms-2新知講解表2：小車所受的拉力一定加速度a質量m質量0.400 0.500 0.750 1.0001.200 0.8610.6920.4700.3520.2902.502.001.331.000.83新知講解a/ms-2m在相同拉力作用下，質量m越大，加速

6、度a越小。我們很難直觀看出圖線是否為雙曲線，那么，怎樣判斷a 與 m 成不成反比呢？如果a-m圖像是雙曲線，a 與 m 成反比，也就是a與 成正比。新知講解如圖的圖線為過原點的直線，所以在相同拉力作用下a與 成正比,即：a 與 m 成反比。注意事項1實驗中應先接通電源后釋放小車。2在平衡摩擦力時不要懸掛任何物體。3改變鉤碼的質量過程中，要始終保證鉤碼質量遠小于小車質量時，線的拉力近似等于鉤碼的重力。4作圖時應使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能的分布在直線的兩側，但若遇到個別偏離較遠的點可舍去。新知講解新知講解實驗設計2：通過位移之比測量加速度之比1、實驗器材：兩輛相同的小車

7、、一端帶滑輪的長木板、細線、小盤、夾子、不同的重物。新知講解2、實驗步驟 （1）將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可以放不同的重物。（2）把木板一端墊高，平衡摩擦力。（3）控制小車質量不變，在兩個小盤中放不同的重物，兩小車后端各系一條細線，用夾子控制小車的動與停。新知講解控制 m 不變，探究 a 與 F 的關系（4）用刻度尺測出兩小車移動的位移x1 、x2 。由于兩小車運動時間t相同，從它們的位移之比就可以得出加速度之比。x1x2F1F2新知講解（5）在盤中重物相同的情況下，通過增減小車中的重物改變小車的質量。（6）作 與關系圖象，并由圖象

8、確定它們的關系。x2 /x1F2 / F1新知講解次數小車1小車2比值F1/Nx1/cmF2/Nx2/cmF1/F2x1/x219.0028.8014.0045.000.640.6429.0023.2019.0050.500.470.46314.0029.9024.0052.200.580.57414.0023.4029.0051.200.480.46小車質量一定新知講解x2 /x1F2 / F1實驗結論：當小車的質量不變時，小車的加速度與拉力的關系是：在誤差允許的范圍內，小車的加速度與拉力成正比；新知講解同理通過實驗也可得出：在相同拉力作用下a與 成正比，即：a與m成反比。新知講解科學方法控

9、制變量控制變量的方法是指在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規(guī)律的獨立因素加以人為控制，使其中只有一個因素按照特定的要求發(fā)生變化，而其他因素保持不變，以利于尋找事物發(fā)展變化的規(guī)律的方法。本節(jié)在探究加速度與力、質量之間的關系時，就采用了控制變量的方法，它是科學研究中常用的一種方法。課堂練習1、在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中,備有下列器材：A.電火花計時器；B.天平；C.停表；D.交流電源；E.電池；F.紙帶；G.細繩、砝碼、滑塊；H.氣墊導軌（一端帶定滑輪）；I.毫米刻度尺；J.小型氣泵。（1）實驗中應選用的器材有;實驗的研究對象是。（2）本實驗分兩大步驟進行:;。A、B、D、F、

10、G、H、I、J放在氣墊導軌上的滑塊研究a與F的關系（m一定）研究a與m的關系（F一定）課堂練習2、某小組利用如圖所示的實驗裝置做“探究加速度與力、物體質量關系”的實驗。實驗中平衡摩擦力后，他們還調節(jié)木板上定滑輪，使牽引小車的細線與木板平行，這樣做的目的（）A避免小車在運動過程中發(fā)生抖動 B使打點計時器在紙帶上打出的點跡清晰 C保證小車最終能夠做勻速直線運動 D使細線拉力等于小車受到的合力 小車打點計時器紙帶D課堂練習3、實驗探究加速度與力、質量的定量關系，下列認識正確的是（）AF、m和a三個物理量都有直接測量的工具； B實驗時為消除摩擦力對小車運動的影響，要將木板無滑輪的一端墊高，直到小車不掛

11、重物時也能自己沿長木板運動起來； C實驗時重物通過細繩拉小車的力要比重物的重力小；D根據實驗數據，得到的F不變時的a-m圖象是過原點的傾斜直線。C課堂練習4、在研究物體的“加速度、作用力和質量”三個物理量的關系時，我們用實驗研究了小車“在質量一定的情況下，加速度和作用力的關系”；又研究了“在作用力一定的情況下，加速度和質量之間的關系”。這種研究物理問題的科學方法是（）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 B拓展提高1、“探究加速度與力、質量的關系”實驗裝置如圖所示，為研究加速度a與力F之間的關系，下列說法正確的是（）A需保持盤和砝碼質量不變； B需保持小車質量不變 ；C盤

12、和砝碼的重力一定與小車受到的拉力大小相等 D處理數據時，作出a1/F 圖象能直觀判斷a與F之間的關系。 B拓展提高2、在實驗“探究加速度與質量的關系時”，下列說法中正確的是（）A應改變拉力的大小 ；B每次改變小車質量時，必須重新平衡摩擦力 ；C為了直觀判斷二者之間的關系，應作出a-1/m 圖象 ；D平衡摩擦力時，應將重物用細線通過定滑輪系在小車上。 C課堂總結1、實驗目的：:定量分析a、F、m的關系。2、實驗方法：控制變量法3、實驗思路（1）保持物體的質量不變，研究加速度與力的關系。（2）保持物體受力不變，研究加速度與質量的關系。4、作圖時應使所作的直線通過盡可能多的點，不在直線上的點也要盡可能的分布在直線的兩側，但若遇到個別偏離較遠的點可舍去。板書設計一、實驗：探究加速度與力、質量的關系1、實驗目的：定量分析a、