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29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29张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-29 21:40:38 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
第四章 运动和力的关系
本节目标
1.物理观念：掌握利用图象处理数据的方法；
2.科学思维：探究加速度与力、质量的关系．
3.科学思维：学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系。
4.科学探究：在实验设计与数据分析的过程中，体会探究的乐趣，感悟物理学的统一美。
实验目的
实验设计
实验操作
数据与误差分析
课堂导入
推车的人越多，推力越大，车的速度改变就越快。
相同推力下，若汽车是空车，则比满载时速度改变快。
汽车获得的加速度与其质量和所受外力有关。
课堂导入
猜想
对同一物体，作用力越大，加速度越大；对不同物体，在相同力的作用下，物体质量越小，加速度越大。
01
实验目的
1. 探究a、F、m的关系
力是物体运动状态改变的原因
惯性：物体总是保持静止或匀速
力
质量
速度大小或方向发生变化
惯性与质量有关，质量大惯性大，运动状态难改变
加速度
02
实验设计
2.1实验原理
2.控制变量法：物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
1.研究对象的提取：加速度与力和质量的关系
力
质量
加速度
2.1实验原理
3.思路运用：在探究质量对加速度的影响时，控制合外力不变，改变研究对象质量的大小，观察加速度的变化。在探究外力对加速度的影响时，探究研究对象的质量不变，改变外力的大小，观察研究对象加速度的变化。
2.2待测量的物理量及方法
1. 质量的测量：可通过改变加上小车上的钩码的质量来实现对小车质量的改变，可通过天平来测量小车的质量。
力
质量
加速度
2.2待测量的物理量及方法
2. 加速度的测量
（1）方法一 根据位移与时间的关系式测量
因为小车做初速度为0的匀加速直线运动，根据位移与时间的关系式可得
其中位移可用直尺测量纸带上的点迹来获得；
时间可以根据打点计时器的时间间隔计算得到
2.2待测量的物理量及方法
2. 加速度的测量
（2）方法二 逐差法求加速度
将6个时间段分成3组，X1、X4一组， X2、X5一组， X3、X6一组。分别根据每一组的数据求加速度。于是有
2.2待测量的物理量及方法
2. 加速度的测量
（3）方法三 求加速度的比值关系
由于 测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1,x2，位移之比就是加速度之比
通过纸带上的点迹数量相同即可控制所研究的时间段相等。
2.2待测量的物理量及方法
3. 力的控制与测量
（1）粗糙斜面上消除摩擦力造成的影响
粗糙斜面上，用悬吊重物的方法为小车提供拉力, 通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的拉力；
一端垫高，用重力的分力G1将摩擦力f 平衡抵消掉
G1
FN
f
G
2.2待测量的物理量及方法
3. 力的控制与测量
（2光滑水平面上
光滑水平面上利用重物下落拉动小车运动，通过增减重物重量就可以改变小车所受的合力。
注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。
03
实验操作
3.1 实验器材
打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺．
3.2 操作步骤
3.2 操作步骤
3.2 操作步骤
04
数据与误差分析
4.1 研究a与m的关系
次数 质量m车/g 加速度a
1
2
3
m/g
a/m·s－2
0
0.50
1.00
1.50
200.20
300.20
400.20
实验所得数据：
研究a与m的关系
次数 质量m车/g 加速度a
1
2
3
200.20
300.20
400.20
5.00
3.33
2.50
1.05
0.71
0.55
m/g
a/m·s－2
0
0.50
1.00
1.50
200.20
300.20
400.20
实验所得数据：
4.1 研究a与m的关系
/g-1
a/m·s－2
0
0.50
1.00
1.50
2.00
4.00
6.00
说明：在牵引力一定时， a 与m 成反比
次数 质量m车/g 加速度a
1
2
3
200.20
300.20
400.20
5.00
3.33
2.50
1.05
0.71
0.55
实验所得数据：
化曲为直
4.2研究a与F的关系
实验所得数据
0.40
0.80
1.20
F/N
a/m·s－2
0
1.60
1.00
2.00
3.00
4.00
a — F 图象是一条过原点的倾斜直线
a ∝F
次数 m/g 牵引力F/N 加速度a
1 14.1
2 24.1
3 34.1
1.38
2.36
3.34
0.64
1.05
1.44
g=9.8m/s-2
4.3实验结论
在物体的质量一定时，加速度的大小与合外力的大小成正比。
在物体所受的合外力一定时，加速度的大小与此物体的质量成反比。
4.4误差及减小方法
产生原因 减小方法
偶然误差 质量测量不准、计数点间距测量不准 多次测量求平均值
小车所受拉力不等于小盘和盘中砝码所受的总重力 ①准确平衡摩擦力②使细绳和纸带平行于木板
作图不准 使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应尽可能均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去
系统误差 小盘及砝码的总重力代替小车所受的拉力 使小盘和砝码的总质量远小于小车的质量
本节结束
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
第四章 运动和力的关系
本节目标
1.物理观念：掌握利用图象处理数据的方法；
2.科学思维：探究加速度与力、质量的关系．
3.科学思维：学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系。
4.科学探究：在实验设计与数据分析的过程中，体会探究的乐趣，感悟物理学的统一美。
实验目的
实验设计
实验操作
数据与误差分析
课堂导入
推车的人越多，推力越大，车的速度改变就越快。
相同推力下，若汽车是空车，则比满载时速度改变快。
汽车获得的加速度与其质量和所受外力有关。
课堂导入
猜想
对同一物体，作用力越大，加速度越大；对不同物体，在相同力的作用下，物体质量越小，加速度越大。
01
实验目的
1. 探究a、F、m的关系
力是物体运动状态改变的原因
惯性：物体总是保持静止或匀速
力
质量
速度大小或方向发生变化
惯性与质量有关，质量大惯性大，运动状态难改变
加速度
02
实验设计
2.1实验原理
2.控制变量法：物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
1.研究对象的提取：加速度与力和质量的关系
力
质量
加速度
2.1实验原理
3.思路运用：在探究质量对加速度的影响时，控制合外力不变，改变研究对象质量的大小，观察加速度的变化。在探究外力对加速度的影响时，探究研究对象的质量不变，改变外力的大小，观察研究对象加速度的变化。
2.2待测量的物理量及方法
1. 质量的测量：可通过改变加上小车上的钩码的质量来实现对小车质量的改变，可通过天平来测量小车的质量。
力
质量
加速度
2.2待测量的物理量及方法
2. 加速度的测量
（1）方法一 根据位移与时间的关系式测量
因为小车做初速度为0的匀加速直线运动，根据位移与时间的关系式可得
其中位移可用直尺测量纸带上的点迹来获得；
时间可以根据打点计时器的时间间隔计算得到
2.2待测量的物理量及方法
2. 加速度的测量
（2）方法二 逐差法求加速度
将6个时间段分成3组，X1、X4一组， X2、X5一组， X3、X6一组。分别根据每一组的数据求加速度。于是有
2.2待测量的物理量及方法
2. 加速度的测量
（3）方法三 求加速度的比值关系
由于 测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1,x2，位移之比就是加速度之比
通过纸带上的点迹数量相同即可控制所研究的时间段相等。
2.2待测量的物理量及方法
3. 力的控制与测量
（1）粗糙斜面上消除摩擦力造成的影响
粗糙斜面上，用悬吊重物的方法为小车提供拉力, 通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的拉力；
一端垫高，用重力的分力G1将摩擦力f 平衡抵消掉
G1
FN
f
G
2.2待测量的物理量及方法
3. 力的控制与测量
（2光滑水平面上
光滑水平面上利用重物下落拉动小车运动，通过增减重物重量就可以改变小车所受的合力。
注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。
03
实验操作
3.1 实验器材
打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺．
3.2 操作步骤
3.2 操作步骤
3.2 操作步骤
04
数据与误差分析
4.1 研究a与m的关系
次数 质量m车/g 加速度a
1
2
3
m/g
a/m·s－2
0
0.50
1.00
1.50
200.20
300.20
400.20
实验所得数据：
研究a与m的关系
次数 质量m车/g 加速度a
1
2
3
200.20
300.20
400.20
5.00
3.33
2.50
1.05
0.71
0.55
m/g
a/m·s－2
0
0.50
1.00
1.50
200.20
300.20
400.20
实验所得数据：
4.1 研究a与m的关系
/g-1
a/m·s－2
0
0.50
1.00
1.50
2.00
4.00
6.00
说明：在牵引力一定时， a 与m 成反比
次数 质量m车/g 加速度a
1
2
3
200.20
300.20
400.20
5.00
3.33
2.50
1.05
0.71
0.55
实验所得数据：
化曲为直
4.2研究a与F的关系
实验所得数据
0.40
0.80
1.20
F/N
a/m·s－2
0
1.60
1.00
2.00
3.00
4.00
a — F 图象是一条过原点的倾斜直线
a ∝F
次数 m/g 牵引力F/N 加速度a
1 14.1
2 24.1
3 34.1
1.38
2.36
3.34
0.64
1.05
1.44
g=9.8m/s-2
4.3实验结论
在物体的质量一定时，加速度的大小与合外力的大小成正比。
在物体所受的合外力一定时，加速度的大小与此物体的质量成反比。
4.4误差及减小方法
产生原因 减小方法
偶然误差 质量测量不准、计数点间距测量不准 多次测量求平均值
小车所受拉力不等于小盘和盘中砝码所受的总重力 ①准确平衡摩擦力②使细绳和纸带平行于木板
作图不准 使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应尽可能均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去
系统误差 小盘及砝码的总重力代替小车所受的拉力 使小盘和砝码的总质量远小于小车的质量
本节结束