2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修第一册4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件（24张ppt)

(共24张PPT)
内容：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
意义：
①指出了一切物体都具有惯性
②揭示了力是使运动状态改变（产生加速度）的原因
力——改变物体运动状态
物体m——保持物体运动状态
对立
？
知识回顾：牛顿第一定律
1.用大小不同的力去推小车，哪一个速度变化
得快？
2.用相同的力去推空车和满载的车，哪一个速
度变化得快？
物体的速度发生了改变，就是说物体产生了
加速度。
加速度的大小与什么因素有关呢？
【思考与交流】
力大的
空车
§4.2探究加速度与力、质量的关系
一、研究方法
应该采用什么样的物理方法来研究a与F、m的定量关系呢？
研究方法：控制变量法
a 与 F、m
二、方案设计
a 与 F、m
Q1：如何使物体（研究对象）在力的作用下做匀加速（加速度a）直线运动？
Q2：如何测量被研究物体的质量（m）及其所受的拉力（合外力F）？
Q3：如何测量物体的加速度？
Q1：如何使物体（研究对象）做匀加速直线运动？
思考2：改变小车质量后需要再次平衡消除摩擦力吗？
思考1：课本P76练习与评价2
关键词：消除摩擦力的影响
方案1：倾斜；
方案2：采用气垫导轨
不受拉力时匀速直线运动
砝码重力近似等于绳子拉力，用来表示小车受到的合外力F。
G
G1
FN
Ff
G1平衡摩擦力Ff。
G2
Q2：如何测量被研究物体的质量及其所受的拉力？
注意：“近似处理”带来了：系统误差
测量质量带来了：偶然误差
关键词：
1、天平测量：小车质量（M），重物质量（m）
调节滑轮使细线平行于木板或导轨
2、条件：只有M＞＞m 近似有 F＝mg
Q3：如何测量物体运动的加速度？
注意：测量长度带来偶然误差
关键词
方法一：打点计时器 纸带；
方法二：传感器和v—t图像
探究方案一：
实验装置图
【实验步骤】
1.用天平测出小车和砝码的总质量M,小盘和砝码的总质量m,把数值记录下来。
2.按如图所示把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在车上,即不给小车施加牵引力。
3.平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板。反复移动木板的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。这时,小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。
4.把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘,先接通电源再放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列的点,打完点后切断电源,取下纸带,在纸带上标上纸带号码。
5.保持小车和砝码的质量不变,在小盘里放入适量的砝码,把小盘和砝码的总质量m′记录下来,重复步骤4.在小盘内再放入适量砝码,记录下小盘和砝码的总质量m″,再重复步骤4。
6.重复步骤5两次,得到三条纸带。
7.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,标明计数点,测量计数点间的距离,算出每条纸带上的加速度的值。
8.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力F,作用力的大小F等于小盘和砝码的总重力,根据实验结果在坐标平面上画出相应的点,如果这些点是在一条过原点的直线上,便证明了加速度与作用力成正比。
9.保持小盘和砝码的质量不变,在小车上加砝码,重复上面的实验,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和砝码总质量的倒数,根据实验结果在坐标平面上画出相应的点。如果这些点是在一条过原点的直线上,就证明了加速度与质量成反比。
【注意事项】
1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力。在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着打点的纸带运动。
2.实验步骤2、3不需要重复,即整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力。
3.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
4.改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达滑轮前按住小车。
5.作图像时,要使尽可能多的点分布在所作直线上，直线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。
6.作图时两轴标度比例要选择适当,各量须采用国际单位。这样作图时,坐标点间距不至于过密,误差会小些。
实验方案二：对比法
实验器材：小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、小盘、天平、刻度尺、宽口夹子。
实验原理:
在实验中，我们可以根据两个小车的运动时间相同，结合运动学公式, 得到加速度的比值等于运动位移的比值，在实验中我们就可以不必求出加速度而是直接求位移的比就可以表示加速度的比值关系，从而使实验数据的处理变得简单、直观。
F
a
a－F图
三、实验操作与数据处理
如何设计表格记录数据？
1、小车质量M一定时
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
当小车质量不变时 次数 F/N a/m ·s -2
1
2
3
4
5
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
如何更直观地处理数据？图像
结论：物体的加速度与所受合外力成正比
M
a
a－M图
1/M
a
a－1/M图
三、实验操作与数据处理
如何设计表格记录数据？
2、受到拉力一定时（即m一定时）
m/ kg
a/ms -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
次数 m/kg a/m.s -2
1
2
3
4
5
/kg -1
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
/kg -1
m
1
0.400 0.861
0.500 0.692
0.750 0.470
1.000 0.352
1.200 0.290
当拉力不变时
m
1
化曲为直
结论：物体的加速度与质量成反比
作业：
1、完成：活页
2、预习：导学案