4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件(共16张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件(共16张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 874.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-04 12:15:31 | ||
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文档简介
(共16张PPT)
4.1 实验：探究加速度与力、质量的关系
知识回顾
实验：探究加速度与力、质量的关系(控制变量法)
加速度与力的关系
力是产生加速度的原因
实验结论及误差分析
运动状态改变难易程度的量度
实验探究过程
实验结论及误差分析
实验探究过程
加速度与质量的关系
1．为了探究加速度与力的关系，某实验小组使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑块连同上面固定的一条形挡光片的总质量是M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引钩码的质量为m。回答下列问题：
实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使得气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判断气垫导轨调节是否水平？(给出一种判断方法即可)
在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：______________。(用Δt1、Δt2、D、x表示)
答案：在充气状态下，取下牵引钩码，滑块放在任意位置都不动；或充气状态下，取下牵引钩码，轻推滑块，数字计时器记录的两个时间相等。
(3)该实验小组记录和计算了有关数值，如下表所示：
砝码质量/(g) 拉力近似值/(N)
(g＝10m/s2) 光电门1记录时间/(s)
(遮光条宽度) 滑块速度
v1(m/s)
5 0.05 0.038 0.26
10 0.10 0.027 0.37
15 0.15 0.022 0.45
20 0.20 0.019 0.53
光电门2记录时间/(s)
(遮光条宽度) 滑块速度v2(m/s) 光电门1、2间距离/(cm) 滑块加速度a(m/s2)
0.030 0.33 20 0.1
0.021 0.47 20 0.2
0.017 0.58 20 0.3
0.015 0.66 20 0.4
请你根据以上数据完成下面两个问题
①画出a－F图象。
②由图象得到什么结论？
结论：图象是过原点的直线，说明在质量一定的情况下，加速度与合外力成正比。
解析 (1)气垫导轨水平时，轻推滑块，滑块将在导轨上做匀速直线运动，故遮光条经过两个光电门时，数字计时器记录的两个时间相等。
(2)若数字计时器记录滑块通过光电门的时间，由于时间很短，故可用v=D/t的方法得到滑块的瞬时速度。
(3)数据处理描点连线时，要让点均匀地分布在直线的两边，误差较大的点舍去。
2．如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；
(1)电源______________；(2)电磁打点计时器位置________；(3)滑轮位置_____________；(4)小车位置________________；(5)长木板______________________。
应用6V交流电源
应靠右端
应使细线水平
应靠近打点计时器
应垫高右端以平衡摩擦力
解析 探究加速度与力、质量的关系时，电磁打点计时器应使用低压(6V)交流电源，且要固定在长木板无滑轮的一端，即应靠右端；释放纸带时小车应靠近打点计时器；连接小车的细线应保持水平，故应调节滑轮位置使细线保持水平；实验时应平衡摩擦力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端以平衡摩擦力。
3．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。
(1)某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系。下列措施中不需要或不正确的是( )
BCEF
首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
每次改变小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
实验中通过在塑料桶内增加砝码来改变小车受到的拉力
每次小车都要从同一位置开始运动
实验中应先释放小车，然后再开打点计时器的电源
(2)某组同学实验得出数据，画出的a－的关系图线如图所示。从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F＝________N。当物体的质量为5kg时，它的加速度为________m/s2 。
1
5
解析 (1)本实验中只有平衡摩擦力后，小车受到的拉力才是其合力，故应平衡摩擦力，选项A正确，平衡摩擦力时不应挂小桶，故B错误，实验中只需平衡一次摩擦力即可，故选项C不需要；实验中只需从靠近打点计时器处释放小车即可，不需从同一位置释放，故选项E不需要；释放小车之前应先接通电源，故选项F错误；(2)由图线知F＝Ma＝×2＝5N，当物体质量为5kg时，a＝F/M＝1m/s2。
4．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置。
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为_________________，用DIS测小车的加速度。
小车质量
小车受到的合外力
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( )
A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大 D．所用小车的质量太大
质量一定时，加速度与合外力成正比
C
解析 (1)根据控制变量法，研究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变。
(2) 若a－F关系图线是过坐标原点的直线，则可得出结论：质量一定时，加速度与合外力成正比。实验过程中，钩码的质量太大时，则钩码和小车运动的加速度较大，那么细绳的拉力将不能近似认为是钩码所受的重力，a－F关系图线将偏离直线。
4.1 实验：探究加速度与力、质量的关系
知识回顾
实验：探究加速度与力、质量的关系(控制变量法)
加速度与力的关系
力是产生加速度的原因
实验结论及误差分析
运动状态改变难易程度的量度
实验探究过程
实验结论及误差分析
实验探究过程
加速度与质量的关系
1．为了探究加速度与力的关系，某实验小组使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑块连同上面固定的一条形挡光片的总质量是M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引钩码的质量为m。回答下列问题：
实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使得气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判断气垫导轨调节是否水平？(给出一种判断方法即可)
在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：______________。(用Δt1、Δt2、D、x表示)
答案：在充气状态下，取下牵引钩码，滑块放在任意位置都不动；或充气状态下，取下牵引钩码，轻推滑块，数字计时器记录的两个时间相等。
(3)该实验小组记录和计算了有关数值，如下表所示：
砝码质量/(g) 拉力近似值/(N)
(g＝10m/s2) 光电门1记录时间/(s)
(遮光条宽度) 滑块速度
v1(m/s)
5 0.05 0.038 0.26
10 0.10 0.027 0.37
15 0.15 0.022 0.45
20 0.20 0.019 0.53
光电门2记录时间/(s)
(遮光条宽度) 滑块速度v2(m/s) 光电门1、2间距离/(cm) 滑块加速度a(m/s2)
0.030 0.33 20 0.1
0.021 0.47 20 0.2
0.017 0.58 20 0.3
0.015 0.66 20 0.4
请你根据以上数据完成下面两个问题
①画出a－F图象。
②由图象得到什么结论？
结论：图象是过原点的直线，说明在质量一定的情况下，加速度与合外力成正比。
解析 (1)气垫导轨水平时，轻推滑块，滑块将在导轨上做匀速直线运动，故遮光条经过两个光电门时，数字计时器记录的两个时间相等。
(2)若数字计时器记录滑块通过光电门的时间，由于时间很短，故可用v=D/t的方法得到滑块的瞬时速度。
(3)数据处理描点连线时，要让点均匀地分布在直线的两边，误差较大的点舍去。
2．如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；
(1)电源______________；(2)电磁打点计时器位置________；(3)滑轮位置_____________；(4)小车位置________________；(5)长木板______________________。
应用6V交流电源
应靠右端
应使细线水平
应靠近打点计时器
应垫高右端以平衡摩擦力
解析 探究加速度与力、质量的关系时，电磁打点计时器应使用低压(6V)交流电源，且要固定在长木板无滑轮的一端，即应靠右端；释放纸带时小车应靠近打点计时器；连接小车的细线应保持水平，故应调节滑轮位置使细线保持水平；实验时应平衡摩擦力，使小车所受重力沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡，故应垫高长木板右端以平衡摩擦力。
3．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。
(1)某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系。下列措施中不需要或不正确的是( )
BCEF
首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
每次改变小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
实验中通过在塑料桶内增加砝码来改变小车受到的拉力
每次小车都要从同一位置开始运动
实验中应先释放小车，然后再开打点计时器的电源
(2)某组同学实验得出数据，画出的a－的关系图线如图所示。从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F＝________N。当物体的质量为5kg时，它的加速度为________m/s2 。
1
5
解析 (1)本实验中只有平衡摩擦力后，小车受到的拉力才是其合力，故应平衡摩擦力，选项A正确，平衡摩擦力时不应挂小桶，故B错误，实验中只需平衡一次摩擦力即可，故选项C不需要；实验中只需从靠近打点计时器处释放小车即可，不需从同一位置释放，故选项E不需要；释放小车之前应先接通电源，故选项F错误；(2)由图线知F＝Ma＝×2＝5N，当物体质量为5kg时，a＝F/M＝1m/s2。
4．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置。
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为_________________，用DIS测小车的加速度。
小车质量
小车受到的合外力
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线(如图所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( )
A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大 D．所用小车的质量太大
质量一定时，加速度与合外力成正比
C
解析 (1)根据控制变量法，研究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变。
(2) 若a－F关系图线是过坐标原点的直线，则可得出结论：质量一定时，加速度与合外力成正比。实验过程中，钩码的质量太大时，则钩码和小车运动的加速度较大，那么细绳的拉力将不能近似认为是钩码所受的重力，a－F关系图线将偏离直线。