江蘇專版2023-2024學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系2.實(shí)驗(yàn)-探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課件新人教版必修第一冊(cè)

第四章

運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系2.實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1科學(xué)探究·實(shí)驗(yàn)過程全貫通2精準(zhǔn)典題·實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)全剖析3分層作業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)科核心素養(yǎng)物理觀念：正確理解加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系?？茖W(xué)思維：通過探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用控制變量法的邏輯思維能力;通過實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，發(fā)展學(xué)生模型建構(gòu)的思維能力。科學(xué)探究：經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的操作和測(cè)量過程，以及通過圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過程，體驗(yàn)如何平衡摩擦阻力、減少系統(tǒng)誤差的操作方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)探究態(tài)度、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作精神。01科學(xué)探究·實(shí)驗(yàn)過程全貫通一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。2.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3.學(xué)會(huì)用圖像法處理數(shù)據(jù),得出結(jié)論。二、實(shí)驗(yàn)原理——控制變量法

質(zhì)量拉力

拉力質(zhì)量三、物理量的測(cè)量1.質(zhì)量的測(cè)量：用______測(cè)量。在小車中__________的數(shù)量可改變小車的質(zhì)量。天平增減砝碼2.加速度的測(cè)量

刻度尺秒表

位移3.力的測(cè)量在阻力得到補(bǔ)償?shù)那闆r下，小車受到的______等于小車所受的合力。拉力（1）在槽碼的質(zhì)量比小車的質(zhì)量________時(shí)，可認(rèn)為小車所受的拉力近似等于_________________。小得多

槽碼所受的重力（2）使用力傳感器可以直接測(cè)量拉力的大小，不需要使槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。四、實(shí)驗(yàn)步驟

2.安裝器材——按照如圖所示裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛槽碼的細(xì)繩系在小車上（即不給小車牽引力）。3.補(bǔ)償阻力——在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,反復(fù)移動(dòng)薄木塊的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。4.讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,掛上槽碼,先接通電源,再讓小車拖著紙帶在木板上勻加速下滑,打出一條紙帶。計(jì)算槽碼的重力,即為小車所受的合力,由紙帶計(jì)算出小車的加速度,并把力和對(duì)應(yīng)的加速度填入表1中。5.改變槽碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟4,并多做幾次。

7.改變小車上砝碼的個(gè)數(shù),重復(fù)步驟6,并多做幾次。表1實(shí)驗(yàn)序號(hào)1234表2實(shí)驗(yàn)序號(hào)1234五、數(shù)據(jù)處理

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

六、注意事項(xiàng)1.打點(diǎn)前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后放開小車。2.在補(bǔ)償阻力時(shí)，不要懸掛槽碼，但小車應(yīng)連著紙帶且啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。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)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿木板向下的分力平衡。3.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)也要盡可能地均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去。七、誤差分析1.偶然誤差（1）產(chǎn)生原因：質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)，小車所受拉力測(cè)量不準(zhǔn)、作圖不準(zhǔn)。（2）減小措施：多次測(cè)量求平均值、盡量減小摩擦力的影響、使細(xì)線和紙帶平行于木板、使盡可能多的點(diǎn)落在直線上或均勻分布在直線兩側(cè)，誤差較大的點(diǎn)舍去。2.系統(tǒng)誤差（1）產(chǎn)生原因：槽碼的總重力代替小車所受的拉力。（2）減小措施：使槽碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。02精準(zhǔn)典題·實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)全剖析實(shí)驗(yàn)原理與操作例題1

[2022江蘇揚(yáng)州學(xué)業(yè)考試]某興趣小組通過如圖實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。下列操作正確的是(

)

AA.調(diào)整滑輪使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長(zhǎng)木板保持平行B.掛上槽碼，使長(zhǎng)木板適當(dāng)傾斜進(jìn)行平衡摩擦力C.改變小車的質(zhì)量后，需要重新調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾斜度D.小車可以從長(zhǎng)木板任意位置釋放[解析]

調(diào)整滑輪使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長(zhǎng)木板保持平行，避免形成垂直于木板的分力，A正確；槽碼是用來產(chǎn)生拉力的，平衡摩擦力時(shí)不能掛上槽碼，B錯(cuò)誤；改變小車的質(zhì)量后，不需要重新調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾斜度，C錯(cuò)誤；小車應(yīng)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置釋放，D錯(cuò)誤。例題2

[2022北京房山區(qū)高一期末]如圖為某同學(xué)“探究外力一定的條件下，物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。（1）下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、墊板、小車和砝碼、沙和沙桶、天平（附砝碼）。除以上器材外，還需要的有(

)

A.秒表

B.刻度尺

C.交流電源

D.直流電源[解析]

本實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)位移，則需要刻度尺，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要低壓交流電源，故選B、C。BC（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是(

)

A.理想實(shí)驗(yàn)法

B.控制變量法

C.建立物理模型法[解析]

實(shí)驗(yàn)“探究外力一定的條件下，物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系”，采用的科學(xué)方法是控制變量法，故選B。B（3）實(shí)驗(yàn)中，需要補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車的阻力及其他阻力；小車放在長(zhǎng)木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。把長(zhǎng)木板一端墊高，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿長(zhǎng)木板做__________運(yùn)動(dòng)。勻速直線[解析]

補(bǔ)償阻力時(shí)，把長(zhǎng)木板一端墊高，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿長(zhǎng)木板做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可。

乙

規(guī)律方法實(shí)驗(yàn)原理及用到的物理方法_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________數(shù)據(jù)處理與分析例題3

[2022江蘇鹽城學(xué)業(yè)水平測(cè)試]“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。甲乙（1）在平衡摩擦力這一步驟中，操作時(shí)________（選填

“需要”或“不需要”）懸掛沙桶。不需要[解析]

平衡摩擦力時(shí)，先取下沙桶，將遠(yuǎn)離滑輪的一端適當(dāng)墊高，連好紙帶，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，輕推小車，如果紙帶上的點(diǎn)跡均勻，即平衡了摩擦力。

3.0

小車的質(zhì)量[解析]

本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，在研究加速度與力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持小車的質(zhì)量不變。規(guī)律方法______________________________________________________________________________________________________

甲乙

3.2

實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456781.901.721.491.251.000.750.500.300.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60

[答案]

見解析圖

實(shí)驗(yàn)前沒有補(bǔ)償阻力或者補(bǔ)償阻力不足

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新

圖1（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是____。（多選，填寫選項(xiàng)前的字母）

[解析]

本題中輕繩上的拉力可以由力傳感器測(cè)出，因此不需要用天平測(cè)出沙和沙桶的總質(zhì)量，也不需要使沙和沙桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，A、D錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)需將長(zhǎng)木板右端墊高，以補(bǔ)償阻力，B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，并記錄力傳感器的示數(shù)，C正確。BC

圖20.3960.380

圖3

沒有補(bǔ)償阻力或者補(bǔ)償阻力不夠

03分層作業(yè)實(shí)驗(yàn)原理與操作1.[2022江蘇鹽城中學(xué)學(xué)業(yè)水平模擬]在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，如圖所示是某同學(xué)正要釋放小車的情形，下列說法正確的是(

)

DA.應(yīng)把長(zhǎng)木板水平放置B.應(yīng)使小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器遠(yuǎn)些C.應(yīng)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在直流電源上D.應(yīng)調(diào)整滑輪高度使細(xì)繩與長(zhǎng)木板表面平行2.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是(

)

BA.在補(bǔ)償阻力時(shí)，應(yīng)將槽碼通過定滑輪用細(xì)繩拴在小車上B.連接槽碼和小車的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板平行C.補(bǔ)償阻力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)，每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新補(bǔ)償阻力D.小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先釋放小車，再接通電源

CA.實(shí)驗(yàn)前必須先補(bǔ)償阻力B.不需要保證兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C.兩小車都必須從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.小車所受的水平拉力大小可以認(rèn)為是砝碼（包括小盤）的重力大小數(shù)據(jù)處理與分析

0.855.0

砝碼和砝碼盤的質(zhì)量不變小車的質(zhì)量

平衡摩擦力過度

5.[2023江蘇常州練習(xí)]為了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）以下實(shí)驗(yàn)操作正確的是(

)

BCA.將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高，使小車在砝碼及砝碼盤的牽引下恰好做勻速運(yùn)動(dòng)B.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行C.先接通電源，后釋放小車D.實(shí)驗(yàn)中小車的加速度越大越好[解析]

將