實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

牛頓第一定律知識回顧一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。揭示力與運動的關(guān)系

——力是改變物體運動狀態(tài)原因

力是產(chǎn)生加速度的原因4.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、基本問題1.實驗要說明什么問題?3.如何由實驗得出結(jié)論?2.怎么設(shè)計這個實驗?

a與F關(guān)系?

a與m關(guān)系?測量哪些量?怎么測量?數(shù)據(jù)處理--圖像控制變量法

a、F、m

m--

a--F--天平打點計時器物體所受的合力4.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系二、關(guān)鍵問題1.實驗的裝置是怎樣的？FFfMgFN2.實驗中我們需要使小車做勻加速直線運動，所以必須要使繩拉小車的力成為小車受到的合力，否則還要計算滑動摩擦力，使問題復(fù)雜化，那么怎樣抵消摩擦力的影響呢？FFfMgFN2.實驗中我們需要使小車做勻加速直線運動，所以必須要使繩拉小車的力成為小車受到的合力，否則還要計算滑動摩擦力，使問題復(fù)雜化，那么怎樣抵消摩擦力的影響呢？

平衡摩擦力

MgcosθMgsinθFNFfGFNFfMgθF3.實驗中我們?nèi)绾螜z驗是否恰好平衡摩擦力？

將小車放在長木板上，輕輕一推，通過紙帶上打出的點間距是否均勻判斷小車是否恰好平衡摩擦力。

注意：檢驗時要在小車后掛上紙帶但不要在小車上掛上裝砝碼的小盤。

MgcosθFNFfMgθMgsinθMgsinθ=μMgcosθM’gsinθ=μM’gcosθ

4.實驗中恰好平衡摩擦力后，當(dāng)在下一組的實驗中改變小車的質(zhì)量M得到多組a、M的實驗數(shù)據(jù)時，是否需要重新平衡摩擦力？5.實驗中恰好平衡摩擦力后，可以保證小車的合外力是由繩的拉力提供的。小盤與小車一起共同做勻加速運動，顯然繩的拉力是小于小盤和砝碼總的重力，那么實驗中為什么可以認(rèn)為小盤和砝碼的總重力是近似等于繩的拉力的？a

m<<M三、探究過程1.探究加速度與合力的關(guān)系實驗基本思路：保持小車的質(zhì)量不變，測量小車在不同作用下的加速度，分析加速度與合力的關(guān)系。做實驗、得數(shù)據(jù)、填表格一、作圖象、進行分析、形成結(jié)論怎樣改變合力？F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5當(dāng)小車質(zhì)量不變時次數(shù)F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系實驗基本思路：保持小車所受合力相同，測量不同質(zhì)量的小車在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。做實驗、得數(shù)據(jù)、填表格二、作圖象、交流分析、形成結(jié)論怎樣改變小車的質(zhì)量？三、探究過程m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1當(dāng)拉力不變時次數(shù)m/kga/m·s-212345/kg-12.502.001.331.000.83m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290四、實驗步驟1.稱量質(zhì)量：用天平測量小盤的質(zhì)量m和小車的質(zhì)量M。2.安裝器材：按照實驗裝置圖將器材安裝好，但不把懸掛小盤的細(xì)繩系在小車上。3.平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，使小車勻速下滑。4.小盤通過細(xì)繩繞過定滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，取下紙帶編號碼。5.保持小車的質(zhì)量M不變，改變砝碼和小盤的質(zhì)量m,重復(fù)步驟4。6.保持砝碼和小盤的質(zhì)量m不變，改變小車的質(zhì)量M，重復(fù)步驟4和6.分別作,圖像.a

F

O

a

1/MO

五、數(shù)據(jù)處理a

F

O

a

F

O

平衡摩擦力過度

未平衡摩擦力

或平衡摩擦力不夠

五、數(shù)據(jù)處理六、注意事項1.平衡摩擦力：（1）平衡摩擦力時，不要懸掛小盤，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。（2）平衡摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。

2.實驗條件：M>>m,只有如此，小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力。3.一先一后一靠近：改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，并應(yīng)先接通電源，后放開小車。七、誤差分析1.系統(tǒng)誤差：本實驗用小盤和砝碼的總重力mg代替小車的拉力，而實際上小車所受的拉力要小于小盤和砝碼的總重力。小盤和砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，由此引起的誤差就越小。2.摩擦力平衡不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計數(shù)點間距離測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)繩不嚴(yán)格與木板平行等都會引起誤差。

小結(jié)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.研究方法：2.數(shù)據(jù)處理方法：3.結(jié)論：控制變量法圖象法a∝F

a∝1/m方案二：比較法方案二：以小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、鉤碼、天平、刻度尺、寬口夾子為實驗器材，研究小車的運動。注意：只有當(dāng)盤和砝碼的質(zhì)量要比小車的質(zhì)量小得多時，小車所受拉力才近似等于盤和砝碼的總重力。1.怎樣測量（或比較）物體的加速度？2.怎樣提供和測量物體所受的拉力F？1、控制m相同，探討加速度a與F的關(guān)系實驗方案原理：如圖所示x1x2F1F2F1,

F2，在相同的時間內(nèi):x1=a1t2x2=a2t2a1/

a2=x1/x2測量出x1、x22、控制F相同，探討加速度a與m的關(guān)系保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系小車質(zhì)量M=

g,小車上砝碼質(zhì)量m=

g,小盤質(zhì)量M’=

g次數(shù)小車1小車212345位移x1/cm位移x2/cm(M’+m’2)（g）(表示F2大小)盤中砝碼m’2（g）3000105020304060盤中砝碼m’1（g）(M’+m’1)（g）(表示F1大小)70F2/F1x2/x10次數(shù)1234x2x1F2F1Faa1a2為什么x2/x1可以表示小車2的a？為什么F2/F1可以表示小車2的F?思考：小車質(zhì)量M=

g,小盤質(zhì)量M’=

g,盤中砝碼質(zhì)量m’=

g次數(shù)小車1小車212345(M+m1)(M+m2)保持物體所受的力相同，測量不同質(zhì)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300650車上砝碼m1（