物理人教版（2019）必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量的关系（共26张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量的关系（共26张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-16 16:06:05 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
目录：
一、实验思路
二、物理量的测量
三、进行实验
四、数据处理与误差分析
目录：
一、实验思路
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
一：要做什么
探究F之间、m、a关系
二：为什么这么做？
牛顿第一定律：力是改变物体运动状态的原因
惯性指物体保持原来运动状态的性质。【惯性仅与质量有关】
物体运动状态改变与否
速度改变与否
与加速度有关
与力和质量有关
是否有关？
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
三：如何实施
探究方法：
F、m、a一共三个变量，应该如何入手？
控制变量法
控制m不变，探究F、a关系
控制F不变，探究m与a关系
控制一个量不变
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
三：如何实施
基本思路
m
F1
m
F2
F1m2
F
m1m1
F
1.加速度与力的关系：保持小车质量不变，通过改变砝码个数改变小车所受拉力（合外力）。
2.加速度与质量之间的关系：保持小车所受拉力不变（合外力），增加重物改变小车的质量。
目录：
二、物理量的测量
二 物理量的测量
需要测什么 如何去测？
质量：天平测量
加速度：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测 量加速度。（逐差法）
合外力的测量：如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？
二 物理量的测量
合外力的测量
合外力的测量：
1.如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？
用定滑轮和钩码
2.细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？
纸带
小车
托盘
T
m0g
不计摩擦，小车： F合=T ≈ m0g
计摩擦，小车 ：F合=T-f≠T
如何才能消除摩擦力的影响呢？
二 物理量的测量
合外力的测量
目的：消除摩擦力的影响，使得细线给小车提供的拉力是小车受到合力。
平衡摩擦力：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。
Gsinθ
θ
θ
FN
Ff
具体操作：先不加细线，调整轨道，使小车刚好能匀速下滑（纸带上打出间隔均匀的点）。如果再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。
二 物理量的测量
需要测什么 如何去测？
质量：天平测量
加速度：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测 量加速度（逐差法）
合外力的测量：垫高轨道，平衡摩擦力。使得砝码重力等于小车的合力
目录：
三、进行实验
三 进行实验
1.提出问题：F、m、a之间有什么关系？
2.猜想与假设：
m一定时，F越大，a越大。成正比
F一定时，m越大，a越小。成反比
三 进行实验
方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、槽码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。
倾斜木板
补偿摩擦力
三 进行实验
1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，平衡摩擦力。（轻推小车，打点计时器打出的纸带点迹均匀)
3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。
4.先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带，并记下钩码重量。（目的：得到F与a）
5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。（目的：找到F与a之间的关系）
6.控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
7.设计表格，记录实验数据。
整个过程中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量
远大于重物和小盘的总质量
实验步骤
目录：
四、数据处理与误差分析
四 数据处理与误差分析
小车质量一定:加速度与力的关系
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.3 0.5
次数 F/N a/m ·s -2
1 0.10 0.146
2 0.20 0.302
3 0.30 0.428
4 0.40 0.592
5 0.50 0.751
四 数据处理与误差分析
小车所受拉力一定:加速度与质量的关系
×
×
×
×
×
×
m/g 184.8 204.8 224.8 244.8 264.8 284.6
1/m(kg-1) 5.41 4.88 4.44 4.08 3.78 3.51
a/(m.s-2) 0.86 0.75 0.68 0.62 0.55 0.53
×
×
×
×
×
×
四 数据处理与误差分析
结论
物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m的定量关系：
m一定， a∝ F
F一定， a∝1/m
四 数据处理与误差分析
小车质量一定:加速度与力的关系
平衡摩擦力操作不当的三种情况：
(1)a图线中，F≠0，a=0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(斜面倾角偏小)；
(2)b图线中，F =0，a≠0，知平衡摩擦力过度(斜面倾角偏大)；
(3)c图线的斜率减小，知质量变大，可知未满足钩码的质量远小于小车的质量，即所挂钩码的质量太大。
四 数据处理与误差分析
注意事项
实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
纸带
小车
托盘
四 数据处理与误差分析
注意事项
平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘中重物的质量，还是改变小车上所加砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
实验时要先接通电源后放开小车。
实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在小车到达滑轮前应按住小车。
作图线时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑。
光电门1
光电门2
挡光板
△x
X/t
利用气垫导轨来探究
其他方案
其他方案
小车
小车
夹子
Ｆ
Ｆ
对比试验法
由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相等(Ｖ０＝０；ｔ相同时)
让两小车的质量相同m1=m2，两托盘钩码的个数不同 (F1≠F2) 。
探究a与 F的关系时
探究a与m的关系时
让两托盘钩码的个数相同(F1=F2) 两小车的质量不同m1≠m2 。
其他方案
弹簧测力计测量小车所受的拉力，砂桶的质量不需要远小于小车质量，更无需测砂桶的质量。
实验改进1
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
目录：
一、实验思路
二、物理量的测量
三、进行实验
四、数据处理与误差分析
目录：
一、实验思路
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
一：要做什么
探究F之间、m、a关系
二：为什么这么做？
牛顿第一定律：力是改变物体运动状态的原因
惯性指物体保持原来运动状态的性质。【惯性仅与质量有关】
物体运动状态改变与否
速度改变与否
与加速度有关
与力和质量有关
是否有关？
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
三：如何实施
探究方法：
F、m、a一共三个变量，应该如何入手？
控制变量法
控制m不变，探究F、a关系
控制F不变，探究m与a关系
控制一个量不变
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
三：如何实施
基本思路
m
F1
m
F2
F1
F
m1
F
1.加速度与力的关系：保持小车质量不变，通过改变砝码个数改变小车所受拉力（合外力）。
2.加速度与质量之间的关系：保持小车所受拉力不变（合外力），增加重物改变小车的质量。
目录：
二、物理量的测量
二 物理量的测量
需要测什么 如何去测？
质量：天平测量
加速度：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测 量加速度。（逐差法）
合外力的测量：如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？
二 物理量的测量
合外力的测量
合外力的测量：
1.如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？
用定滑轮和钩码
2.细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？
纸带
小车
托盘
T
m0g
不计摩擦，小车： F合=T ≈ m0g
计摩擦，小车 ：F合=T-f≠T
如何才能消除摩擦力的影响呢？
二 物理量的测量
合外力的测量
目的：消除摩擦力的影响，使得细线给小车提供的拉力是小车受到合力。
平衡摩擦力：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。
Gsinθ
θ
θ
FN
Ff
具体操作：先不加细线，调整轨道，使小车刚好能匀速下滑（纸带上打出间隔均匀的点）。如果再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。
二 物理量的测量
需要测什么 如何去测？
质量：天平测量
加速度：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测 量加速度（逐差法）
合外力的测量：垫高轨道，平衡摩擦力。使得砝码重力等于小车的合力
目录：
三、进行实验
三 进行实验
1.提出问题：F、m、a之间有什么关系？
2.猜想与假设：
m一定时，F越大，a越大。成正比
F一定时，m越大，a越小。成反比
三 进行实验
方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、槽码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。
倾斜木板
补偿摩擦力
三 进行实验
1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，平衡摩擦力。（轻推小车，打点计时器打出的纸带点迹均匀)
3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。
4.先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带，并记下钩码重量。（目的：得到F与a）
5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。（目的：找到F与a之间的关系）
6.控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
7.设计表格，记录实验数据。
整个过程中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量
远大于重物和小盘的总质量
实验步骤
目录：
四、数据处理与误差分析
四 数据处理与误差分析
小车质量一定:加速度与力的关系
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.3 0.5
次数 F/N a/m ·s -2
1 0.10 0.146
2 0.20 0.302
3 0.30 0.428
4 0.40 0.592
5 0.50 0.751
四 数据处理与误差分析
小车所受拉力一定:加速度与质量的关系
×
×
×
×
×
×
m/g 184.8 204.8 224.8 244.8 264.8 284.6
1/m(kg-1) 5.41 4.88 4.44 4.08 3.78 3.51
a/(m.s-2) 0.86 0.75 0.68 0.62 0.55 0.53
×
×
×
×
×
×
四 数据处理与误差分析
结论
物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m的定量关系：
m一定， a∝ F
F一定， a∝1/m
四 数据处理与误差分析
小车质量一定:加速度与力的关系
平衡摩擦力操作不当的三种情况：
(1)a图线中，F≠0，a=0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(斜面倾角偏小)；
(2)b图线中，F =0，a≠0，知平衡摩擦力过度(斜面倾角偏大)；
(3)c图线的斜率减小，知质量变大，可知未满足钩码的质量远小于小车的质量，即所挂钩码的质量太大。
四 数据处理与误差分析
注意事项
实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
纸带
小车
托盘
四 数据处理与误差分析
注意事项
平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘中重物的质量，还是改变小车上所加砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
实验时要先接通电源后放开小车。
实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在小车到达滑轮前应按住小车。
作图线时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑。
光电门1
光电门2
挡光板
△x
X/t
利用气垫导轨来探究
其他方案
其他方案
小车
小车
夹子
Ｆ
Ｆ
对比试验法
由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相等(Ｖ０＝０；ｔ相同时)
让两小车的质量相同m1=m2，两托盘钩码的个数不同 (F1≠F2) 。
探究a与 F的关系时
探究a与m的关系时
让两托盘钩码的个数相同(F1=F2) 两小车的质量不同m1≠m2 。
其他方案
弹簧测力计测量小车所受的拉力，砂桶的质量不需要远小于小车质量，更无需测砂桶的质量。
实验改进1