教科版高中物理必修1《探究加速度与力、质量的关系》参考课件1（33张PPT）

(共33张PPT)
第三章
第2
节
理解
教材新知
把握
热点考向
考向一
考向二
应用
创新演练
随堂基础巩固
一、实验目的
(1)学会用控制变量法探究物理规律。
(2)探究加速度与力、质量的关系。
二、实验原理
1．影响物体加速度的因素
物体质量相同时，受到的合外力越大，加速度越大；受到的合外力越小，加速度越小。
物体所受合外力一定时，质量大的物体加速度小，质量小的物体加速度大。
2．F与a的求法
F的求法：小车质量越大，则小车所受拉力越接近砝码的重力。
a的求法：在小车上连接纸带，利用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况，通过测量纸带上的点迹求出加速度的大小。
3．探究法——控制变量法
加速度a和质量m、外力F都有关系。研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再保持物体所受外力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。这种先控制某些参量不变，研究另两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法。
三、实验器材
砝码，一端有定滑轮的长木板，细绳，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，刻度尺。
四、实验步骤
(1)用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。
(2)按图3－2－1所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。
图3－2－1
(3)把长木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，以平衡摩擦力。
(4)将小盘通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘的重力m0g。
(5)保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量重复步骤(4)多做几次实验。每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带。
(6)保持小车所受合力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。
(7)继续在小车上加放砝码，重复步骤(6)，多做几次实验，并记录好相应纸带。
五、数据处理
(1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：
实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N
1
2
3
4
图3－2－2
由以上数据画出它的a－F关系图像如图3－2－2所示。
通过a－F关系图像，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比。
(2)把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：
实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车质量M/kg
1
2
3
4
图3－2－3
六、注意事项
(1)平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
(2)实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
(3)各纸带上的加速度都应是该纸带上的平均加速度。
(4)作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能地对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。
(5)小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放手。
七、误差分析
(1)质量的测量、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量、细绳或纸带不与木板平行等都会造成误差。
(2)因实验原理不完善造成误差。本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差。小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小。
(3)平衡摩擦力不准造成误差。
对实验原理和步骤的理解
[例1]用如图3－2－4所示的装置研究
在作用力F一定时，小车的加速度a与小
车质量M的关系，某位同学设计的实验
步骤如下：
A．用天平称出小车和小盘的质量；
B．按图安装好实验器材；
C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘；
图3－2－4
D．将电火花打点计时器接在220 V电压的直流电源上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；
E．保持小盘及盘内砝码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；
F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；
G．作a－M关系图像，并由图像确定a、M关系。
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步实验之后。
(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把______改为________。
(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________。
用图像法处理实验数据
[例2]　“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图3－2－5甲所示。
图3－2－5
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。打点计时器打点的时间间隔为0.02 s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度a＝______m/s2。(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码总重力F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980
加速度a(m·s－2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70
请根据实验数据在图3－2－6中作出a－F的关系图像。
图3－2－6
(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点。
请说明主要原因。
(2)根据所给数据描点，作出图像如图所示。
(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合力F的测量值小于真实值，a－F图像不过原点。
[答案]　(1)0.16(0.15 也算对)　(2)见解析图
(3)未计入砝码盘的重力
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