教科版高中物理必修第一冊(cè)第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件

(1)控制小車的質(zhì)量M不變,討論加速度a與力F的關(guān)系。(2)控制砝碼和托盤的質(zhì)量不變,即力F不變,改變小車的質(zhì)量M,討論加速度a與M的關(guān)系。2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)探究思路——控制變量法必備知識(shí)清單破打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、一端附有定滑輪的長木板、托盤、砝碼、細(xì)線、低壓交流

電源、天平、刻度尺。知識(shí)點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)器材1.實(shí)驗(yàn)裝置(1)按裝置圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材。小車在重物(砝碼和托盤)牽引下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)平衡摩擦力:將木板適當(dāng)傾斜一定角度,使小車在不受拉力作用時(shí)能在木板上近似做勻速知識(shí)點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)操作直線運(yùn)動(dòng)。摩擦力與小車所受重力在平行于木板的方向上的分力平衡。2.測量小車的質(zhì)量及其所受的力(1)小車的質(zhì)量可以用天平測量。(2)利用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),測出托盤和砝碼的總質(zhì)量m,當(dāng)被研究物體即小車的質(zhì)

量M遠(yuǎn)大于m時(shí),可以近似認(rèn)為其所受拉力F=mg。3.測量小車的加速度(1)保持小車的質(zhì)量不變,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn),得到小車運(yùn)動(dòng)的加速度;改變力的大小,

重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到小車在不同力作用時(shí)的加速度的值。(2)保持力的大小不變,改變小車的質(zhì)量,重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從紙帶上求出小車在不同質(zhì)量時(shí)的加

速度的值。1.計(jì)算法測得加速度或加速度之比(等于位移之比)后,通過計(jì)算,看結(jié)果是否滿足:(1)M一定時(shí),

=

;(2)F一定時(shí),

=

。2.圖像法知識(shí)點(diǎn)4數(shù)據(jù)處理甲(1)加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析:以加速度a為縱軸,以力F為橫軸,根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點(diǎn),

作出a-F圖像,如圖甲所示。a-F圖像是一條通過原點(diǎn)的傾斜直線,則可得出結(jié)論:在誤差允許

的范圍內(nèi),質(zhì)量M不變時(shí),加速度a與力F成正比。(2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析:以加速度a為縱軸,以質(zhì)量M為橫軸,作出a-M圖像,如

圖乙所示,由于圖像為曲線,判斷a與M是否成反比關(guān)系較難。若a與M成反比,則a與

成正比,我們采用“化曲為直”的方法,以加速度a為縱軸,以

為橫軸,作出a-

圖像,如圖丙所示,圖像是一條通過原點(diǎn)的傾斜直線,則可得出結(jié)論:在誤差允許的范圍內(nèi),力F不變時(shí),加速度

a與質(zhì)量M成反比。

乙丙1.誤差分析本實(shí)驗(yàn)涉及的誤差有系統(tǒng)誤差和偶然誤差。(1)系統(tǒng)誤差:本實(shí)驗(yàn)用砝碼(包括托盤)的重力代替小車受到的拉力,而實(shí)際上小車所受的拉

力要小于砝碼的重力。當(dāng)砝碼的質(zhì)量小于小車的質(zhì)量時(shí),砝碼的質(zhì)量越接近于小車的質(zhì)量,

誤差越大;砝碼的質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量,誤差就越小。因此,滿足砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的

質(zhì)量的目的就是減小因?qū)嶒?yàn)原理不完善而引起的誤差。(2)偶然誤差:平衡摩擦力不準(zhǔn)確、質(zhì)量測量不準(zhǔn)確、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)確、紙帶和細(xì)線

不嚴(yán)格與木板平行都會(huì)引起誤差。關(guān)鍵能力定點(diǎn)破定點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)誤差分析與注意事項(xiàng)2.三種常見的誤差情況(1)圖線①的上部發(fā)生了彎曲,是因?yàn)楫?dāng)小車所受拉力F較大時(shí),不滿足“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小

車的總質(zhì)量”的條件。(2)圖線②與a軸有交點(diǎn),說明拉力F=0(不掛重物)時(shí),小車就具有了加速度,這是平衡摩擦力時(shí),

長木板的傾角過大,導(dǎo)致平衡摩擦力過度造成的。(3)圖線③與F軸有交點(diǎn),說明只有當(dāng)F增大到某一定值時(shí),小車才獲得加速度,這是沒有平衡摩

擦力或長木板的傾角過小,導(dǎo)致平衡摩擦力不足造成的。3.注意事項(xiàng)(1)平衡摩擦力時(shí)不要掛重物,整個(gè)實(shí)驗(yàn)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。(2)實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤和砝碼的總質(zhì)量。只有如此,砝碼和托盤的總

重力才可視為與小車受到的拉力相等。(3)釋放小車前,小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并且先接通電源,再釋放小車,當(dāng)小車靠近滑輪時(shí)用手

按住小車。(4)作圖像時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱地分布在直

線兩側(cè),離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以舍去。1.利用彈簧測力計(jì)或力傳感器測量合外力的大小加速度可由紙帶上的點(diǎn)計(jì)算得出,合外力可由力傳感器或彈簧測力計(jì)直接或間接測出,從而

判斷加速度a與合外力F的關(guān)系。此方案中不需要滿足m遠(yuǎn)小于M的條件。定點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新2.用氣墊導(dǎo)軌替代長木板,利用光電門測加速度利用氣墊導(dǎo)軌替代長木板做實(shí)驗(yàn)時(shí),由于滑塊與氣墊導(dǎo)軌之間的摩擦力極小,故不需要

進(jìn)行阻力補(bǔ)償,實(shí)驗(yàn)裝置如圖。3.通過位移之比測量加速度之比將兩個(gè)相同的小車放在光滑水平板上,前端各系一條細(xì)線,線的另一端跨過定滑輪各掛

一個(gè)小盤,盤中可放重物,如圖甲所示,使盤和重物的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)小于小車與車中重物的總

質(zhì)量,則盤和重物的總重力近似