人教版（2019）必修一 第四章 4.2实验：探究加速到与力、质量的关系 课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
4.2探究加速度与力、质量的关系
第四章
能做出此动作需要有非常大的加速度
加速度与力、质量的联系
力的作用
运动状态发生改变
加速度与力、质量的联系
质量大
运动状态难改变
加大力
控制变量法研究加速度与力、质量的关系
实验目的
1.利用控制变量法探究探究加速度与力、质量的关系。
2.利用图像处理数据。
实验思路
1.研究加速度 和力 的关系
保持小车质量不变，通过改变槽码的个数来改变小车的拉力。测出不同拉力下小车运动的加速度。
实验思路
2.研究加速度 和质量 m 的关系
保持小车质量不变，通过改变槽码的个数来改变小车的拉力。测出不同拉力下小车运动的加速度。
保持小车所受拉力不变，通过增加小车上的物体质量来改变小车的质量。测出不同质量下小车运动的加速度。
实验原理
采用控制变量法，在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系。
1.控制小车的质量 不变，分析加速度 与力 的关系。
2. 控制槽码质量不变，即力 不变，通过增减小车中的重物改变小车的质量 ，分析加速度 与 的关系。
实验步骤
实验步骤
1.测质量：槽码的质量可直接读出，用天平测量小车的质量。
2.安装器材：按如图所示将实验器材安装好（小车上不系绳）。
实验步骤
3.把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡，使得小车能匀速下滑。（平衡摩擦力）
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）。当再加上细线时，细线的拉力就等于小车受到的合力。平衡后不需要重新平衡摩擦力。
实验步骤
4.测 、
（1）把小车停在打点计时器处，挂上槽码，先接通电源，再让小车拖着
纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带，纸带记录了小车的运动情况，
取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂槽码的总重力 。
（2）保持小车的质量不变，改变槽码的质量，重复步骤（1），多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力 、 、…。
5.测 、
（1）保持小车所受的合外力不变，在小车上加重物，接通电源后放开小
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小车
和重物的总质量 。
（2）继续在小车上增加重物，重复步骤（1），多做几次实验，在每次实
验得到的纸带上标上号码及小车和重物的总质量 、 、…。
实验步骤
6.用公式 或 求得小车的加速度 ，将得到的数据填入相应
表格中，以便进行数据验证。
实验步骤
数据分析
高中物理必修第一册课件
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
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.3 0.5
小车质量一定
结论：说明a与F成正比
数据分析
高中物理必修第一册课件
高中物理必修第一册课件
m/ kg
a/m·s -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
m
1
0.400 0.861
0.500 0.692
0.750 0.470
1.000 0.352
1.200 0.290
我们很难直观看出图线是否为双曲线，如果a-m图像是双曲线，则a 与 m 成反比，也就是a与 成正比。
小车所受拉力一定
保持物体质量不变时，物体的加速度 与所受力 成正比。
在力 不变时，物体的加速度 与质量 成反比。
1.平衡摩擦力时不要挂重物。整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小车和重物的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
2.实验中必须使小车和重物的总质量远大于槽码的总质量。
3.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。
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对称分布在所作直线两侧。
为什么只需要平衡一次摩擦力
实验理解
因为平衡时有
mgsinθ=μmgcosθ，至于θ有关，与质量无关。所以改变小车的质量无需再重新平衡摩擦力。
平衡后此时物体的合力就为0.