第02講 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（同步課件）2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊）

第四章運動和力的關(guān)系4.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系人教版(2019)必修第一冊Directory目錄物理量的測量01新課引入0302實驗思路進行實驗與數(shù)據(jù)分析04實驗結(jié)論與誤差分析05課堂練習(xí)06conclusion新課引入01思考與討論(1)由牛頓第一定律的學(xué)習(xí)，什么是改變物體運動狀態(tài)的原因？(2)由牛頓第一定律的學(xué)習(xí)，質(zhì)量的大小對物體狀態(tài)的改變是否有影響？(3)我們知道描述物體狀態(tài)改變的物理量是速度，那么速度變化的快慢我們通常用哪個物理量來描述？(4)加速度與力、質(zhì)量之間存在怎樣的定量關(guān)系呢？conclusion實驗思路02思考與討論（1）當(dāng)我們要探究某個物理量與另外兩個或多個物理量之間的定量關(guān)系時，我們在探究過程中通常需要如何來做比較合理？（2）我們在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，我們應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)用控制變量法來進行實驗？（3）根據(jù)以上討論，你認(rèn)為實驗過程中我們需要測量哪些物理量呢？思考與討論（4）為最終實現(xiàn)對加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的探究，你是否可以用以下實驗器材設(shè)計一個或幾個方案完成這一任務(wù)呢？實驗裝置

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運動。conclusion物理量的測量03一、物理量的測量1.質(zhì)量的測量：用天平測量2.加速度的測量：方法一：如果物體做初速度為零的勻加速直線運動，則可利用刻度尺測量位移和秒表測量時間，然后由公式a=(2x)/t2可算出。方法二：利用打點計時器進行實驗，根據(jù)紙帶上打出的點可測量加速度。方法三：利用比值法。由于a=(2x)/t2測出兩個初速度為零的勻加速運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1，x2，位移之比就是加速度之比思考與討論(1)在此實驗中，通過測力計用手直接給小車施加一個恒力是否可行？F(2)若不能用測力計直接給小車施加一個恒力，你認(rèn)為哪種方法更合適？(3)此種方法中，對于小車來說，受到幾個力的作用？如何消除沿板方向摩擦力的影響呢？一、物理量的測量3.力的測量(1)平衡摩擦力：把軌道的一端墊高，使重力的分力Gsinθ與摩擦力Ff平衡。GcosθGsinθGθθFNFf(2)具體操作：先不加細(xì)線，軌道無定滑輪一端墊高，使小車連同紙帶下滑，若紙帶上打出點間隔相等，則為勻速下滑，從而消除摩擦力的影響。一、物理量的測量3.力的測量(3)注意事項：①多次測量，摩擦力只需要平衡一次摩擦；②在槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，繩的拉力大小等于槽碼重力大小。（學(xué)習(xí)了第三節(jié)后解釋）二、實驗方案1.方案一：用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

實驗裝置如圖4.2-2所示。把木板的一側(cè)墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運動。通過改變槽碼的個數(shù)而改變小車所受的拉力，通過處理打點計時器打下點的紙帶來測量加速度。保持小車受的拉力不變，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量。處理紙帶上打出的點來測量加速度。二、實驗方案2.方案二：通過位移之比測量加速度之比

將兩輛相同的小車放在水平木板上，前端各系一條細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可以放不同的重物。平衡摩擦后，用黑板擦把兩條細(xì)線同時按壓在木板上。抬起黑板擦，兩小車同時開始運動，按下黑板擦，兩小車同時停下來。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。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(zhì)量。conclusion進行實驗與數(shù)據(jù)分析04一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.實驗步驟：(1)用天平測出小車的質(zhì)量為M0，并把數(shù)值記錄下來。(2)平衡摩擦力后，按圖將實驗器材安裝好。一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.實驗步驟：(3)將槽碼通過細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號碼及此時所掛槽碼的重力m0g。(4)保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛槽碼的重力，重復(fù)步驟(3)，多做幾次實驗，每次小車從同一位置釋放，并記錄好槽碼的重力m1g、m2g、…以及計算出相應(yīng)紙帶的加速度填入表格1。一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系表格1(物體的質(zhì)量一定，加速度與受力的關(guān)系)實驗次數(shù)加速度a/(m·s-2)小車受力F/N1

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一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.實驗步驟：(5)保持槽碼的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，并測出小車與所放砝碼的總質(zhì)量M，接通電源，放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號碼。(6)繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復(fù)步驟(5)，多做幾次實驗，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號碼。(7)計算出每次實驗所得紙帶的加速度值及小車與砝碼的總質(zhì)量填入表格2。一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系表格2(物體受到的外力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系)實驗次數(shù)加速度a/(m·s-2)小車與砝碼總質(zhì)量M/kg小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)/kg-11234…一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2.數(shù)據(jù)分析：(1)a－F圖像一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2.數(shù)據(jù)分析：(2)a－1/M圖像一、用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.實驗步驟：(1)用天平測出小車和托盤的質(zhì)量，并把數(shù)值記錄下來。(2)平衡摩擦力后，按圖將實驗器材安裝好。二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.實驗步驟：(3)保持兩小車的質(zhì)量相同且不變，改變兩個所掛托盤中砝碼的數(shù)量，多做幾次實驗，記錄好兩個托盤和砝碼的重力作為兩小車的拉力F，以及用刻度尺測量出每次兩個小車發(fā)生的位移x，填入表格3。二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系表格3(物體的質(zhì)量一定，加速度與受力的關(guān)系)次數(shù)小車?yán)/NF1/F2位移x/mx1/x21甲乙2甲乙3甲乙4甲乙二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.實驗步驟：(4)保持兩小車所掛兩個托盤和其中砝碼的質(zhì)量相同且保持不變，改變兩小車中砝碼質(zhì)量，多做幾次實驗，記錄小車和所加砝碼的質(zhì)量M，以及用刻度尺測量出每次兩個小車發(fā)生的位移x，填入表格4。二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系表格4(物體受到的外力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系)次數(shù)小車質(zhì)量M/kgM1/M2位移x/mx1/x21甲乙2甲乙3甲乙4甲乙二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2.數(shù)據(jù)分析：(1)x1/x2-F1/F2圖像二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2.數(shù)據(jù)分析：(2)x1/x2-M2/M1圖像二、通過位移之比法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系conclusion實驗結(jié)論與誤差分析05一、實驗結(jié)論1.保持物體質(zhì)量不變時，物體的加速度a與所受合外力F成正比。2.在力F不變時，物體的加速度a與質(zhì)量M成反比。（注意：這里的力指的是物體所受的合外力）二、誤差分析1.在實驗中，我們認(rèn)為槽碼的重力就等于小車所受的合力。但這是有誤差的，只有在小車質(zhì)量比較大，槽碼質(zhì)量比較小且長木板合理傾斜的情況下，實驗結(jié)果才比較理想。2.質(zhì)量測量、長度測量中也存在偶然誤差，可通過多次測量取平均值的方法來減小誤差。3.阻力補償不準(zhǔn)而造成誤差。4.描點作圖時存在誤差。conclusion課堂練習(xí)061．控制變量法是科學(xué)探究的方法之一。在利用打點計時器“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中用到了此方法，該實驗裝置如圖所示，槽碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，下列實驗操作正確的是（）A．實驗時，先放開小車，再接通打點計時器的電源B．實驗前無需平衡小車所受的摩擦力C．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，僅改變槽碼的質(zhì)量D．探究加速度與小車所受拉力關(guān)系時，僅改變槽碼的質(zhì)量D【答案】D【詳解】A．為打點穩(wěn)定，實驗時，先接通打點計時器的電源，再放開小車，故A錯誤；B．為使繩子的拉力等于小車的合外力，實驗前需平衡小車所受的摩擦力，故B錯誤；C．探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，僅改變小車的質(zhì)量，故C錯誤；D．實驗通過改變槽碼的個數(shù)來改變小車所受合外力，則探究加速度與小車所受拉力關(guān)系時，僅改變槽碼的質(zhì)量，故D正確。故選D。

D

A

B【答案】B【詳解】根據(jù)圖2可知，當(dāng)拉力達到一定數(shù)值時，小車才有加速度，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，則在實驗過程中可能存在的問題是補償阻力時木板右端墊得不夠高。故選B。5．某實驗小組用如圖甲所示實驗裝置做探究小車的加速度與合外力的關(guān)系實驗。實驗中用力