人教版2019高中物理必修一4.2实验：探究加速度与力、质量的关系(共27张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版2019高中物理必修一4.2实验：探究加速度与力、质量的关系(共27张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 18.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-06 10:40:57 | ||
图片预览
文档简介
(共27张PPT)
第四章 运动和力的关系
第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系
怎样理解牛顿第一定律的两句话？
揭示物体的惯性，表明力的作用效果。
m — 抵抗“物体运动状态变化”的本领
F — 迫使“物体运动状态变化”的原因
a — 描述“物体运动状态变化”的快慢
加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？
1．描述物体运动状态的物理量是？什么情况下说明物体的运动状态变了？你怎么理解加速度？
速度v；速度大小、方向改变时
加速度：描述物体速度变化快慢的物理量
2．根据自己经验，物体加速度的大小跟哪些因素有关？可能有什么关系？我们用什么方法来探究加速度跟这些物理量的关系？
3.实验时我们需要测量哪些物理量，怎么测量？测量的数据怎么处理？为什么？
物体的质量；物体受到作用力
控制变量法
m，a，F
4．小车运动过程中要受到木板给它的摩擦力，怎样平衡这个摩擦力？又怎样去验证摩擦力被完全平衡了？在探究加速度与力、质量的关系的实验中平衡了摩擦力后，改变重物的质量，或者是改变小车的质量，是否还需要重新平衡摩擦力呢
把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动
其位置，使小车在不挂槽码的情况下，能拖动纸
带沿木板做匀速直线运动
Gcosθ
Gsinθ
G
θ
θ
FN
Ff
5．实验结论：
物体的加速度与物体的 成反比，与物体 成正比。
交流电源
打点计时器
轨道
纸带、复写纸
钩码
小车
刻度尺
其他：导线、细绳
槽码
天平
实验器材
【方案一】
用如图所示的实验装置探究小车的加速度与小车受力、小车质量之间的关系。
保持小车质量不变，测量小车在不同作用力下的加速度，分析加速度与力的关系.
【思考】
①对小车受力分析，让小车受到的合力等于细绳的拉力，应该如何调整细绳，如何调整木板？调整木板时悬挂砝码盘吗？调整木板时纸带穿过限位孔吗？怎样算调整好了？
②小车在细绳拉力作用下向左做匀加速直线运动，砝码（包括砝码盘）的运动状态呢？
③细绳的拉力近似等于砝码（包括砝码盘）重力的条件？（本节课只要求记住，以后再推导）
④为了让打点计时器在纸带上打下适当多的点，打点计时器需要固定在什么位置？小车在什么位置释放？
⑤如何利用纸带求小车的加速度？还需要什么测量工具？
⑥改变小车所受拉力，多次进行实验，那么如何改变小车所受的拉力呢？
⑦试叙述实验操作步骤
1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，平衡摩擦力。
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。
5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。
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。
小车质量一定:加速度与力的关系
a/(m/s2) 0.20 0.40 0.61 0.79 0.97
F/N 0.14 0.28 0.43 0.55 0.58
a--F图象是一条通过原点的直线通过得到的图线，分析F一定时，a与F的关系是__________
a与F成正比
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。
2.用上面的实验装置，在保持小车受力不变的情况下，测量小车质量不同时的加速度，探究加速度与质量的关系.
【思考】
①如何保持小车所受拉力不变？
②如何改变小车的质量？
小车所受拉力一定:加速度与质量的关系
a/(m/s2) 1.08 0.89 0.73 0.56 0.44
m/kg 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50
a--m图象是曲线
能说明a与m的定量关系吗？
改画_________图
a--
a/(m/s2) 1.08 0.89 0.73 0.56 0.44
m/kg 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50
a-- 的图像是一条通过原点的直线，分析F一定时，a与m
的关系是__________________
a与m成反比
【导思】在方案一中，我们为了探究加速度与其他量之间的关系，直接测出了加速度的大小，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和合力、质量之间的定量关系呢？
方案二：图甲中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。
【思考】①在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________________________________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量
②本实验能否通过比较两小车的位移大小来比较两小车加速度的大小？为什么？
③探究m一定时，a与F的关系，如何控制变量？验证什么关系？
细线与木板平行
远小于
控制小车与车内砝码总质量不变，小车加速度与其所受拉力成正比
④探究F一定时，a与m的关系，如何控制变量？验证什么关系？
⑤某次实验中获得数据如下表所示：小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g
控制小车所受拉力不变，小车的加速度与其质量成反比
在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，请将测量结果填到表中空格处。通过分析，可知表中第 次实验数据存在明显错误，应舍弃。
请先在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图，然后根据所作的图线总结加速度与力的关系：_____________
3
在质量不变时
小车加速度与拉力成正比
【例题】某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电流的频率为50Hz。
（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目的是为了______________________。
（2）图乙是他某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据在图中已标注。则纸带的___________(填“左”或“右”)端与小车相连，小车的加速度是___________m/s2。
（3）保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示。请在图丙的坐标纸中作出a- 图像。根据a- 图像可以得到的实验结论是____________________________。
平衡摩擦力
左
0.51
在拉力不变时，小车的加速度与质量成反比
（注意：这里的力指的是物体所受的合外力）
1. m一定，加速度a与F的定量关系：
2. F一定，加速度a与m的定量关系:
实验结论
加速度与力、质量之间的关系：
课堂小结
思路与方法
平衡摩擦力
处理数据
测量的量
实验过程
探究方法：控制变量法
探究思路：(1)m不变，测a、F；(2)F不变，测a、m；
测质量——天平
测力——弹簧测力计
测加速度——打点计时器
第四章 运动和力的关系
第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系
怎样理解牛顿第一定律的两句话？
揭示物体的惯性，表明力的作用效果。
m — 抵抗“物体运动状态变化”的本领
F — 迫使“物体运动状态变化”的原因
a — 描述“物体运动状态变化”的快慢
加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？
1．描述物体运动状态的物理量是？什么情况下说明物体的运动状态变了？你怎么理解加速度？
速度v；速度大小、方向改变时
加速度：描述物体速度变化快慢的物理量
2．根据自己经验，物体加速度的大小跟哪些因素有关？可能有什么关系？我们用什么方法来探究加速度跟这些物理量的关系？
3.实验时我们需要测量哪些物理量，怎么测量？测量的数据怎么处理？为什么？
物体的质量；物体受到作用力
控制变量法
m，a，F
4．小车运动过程中要受到木板给它的摩擦力，怎样平衡这个摩擦力？又怎样去验证摩擦力被完全平衡了？在探究加速度与力、质量的关系的实验中平衡了摩擦力后，改变重物的质量，或者是改变小车的质量，是否还需要重新平衡摩擦力呢
把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动
其位置，使小车在不挂槽码的情况下，能拖动纸
带沿木板做匀速直线运动
Gcosθ
Gsinθ
G
θ
θ
FN
Ff
5．实验结论：
物体的加速度与物体的 成反比，与物体 成正比。
交流电源
打点计时器
轨道
纸带、复写纸
钩码
小车
刻度尺
其他：导线、细绳
槽码
天平
实验器材
【方案一】
用如图所示的实验装置探究小车的加速度与小车受力、小车质量之间的关系。
保持小车质量不变，测量小车在不同作用力下的加速度，分析加速度与力的关系.
【思考】
①对小车受力分析，让小车受到的合力等于细绳的拉力，应该如何调整细绳，如何调整木板？调整木板时悬挂砝码盘吗？调整木板时纸带穿过限位孔吗？怎样算调整好了？
②小车在细绳拉力作用下向左做匀加速直线运动，砝码（包括砝码盘）的运动状态呢？
③细绳的拉力近似等于砝码（包括砝码盘）重力的条件？（本节课只要求记住，以后再推导）
④为了让打点计时器在纸带上打下适当多的点，打点计时器需要固定在什么位置？小车在什么位置释放？
⑤如何利用纸带求小车的加速度？还需要什么测量工具？
⑥改变小车所受拉力，多次进行实验，那么如何改变小车所受的拉力呢？
⑦试叙述实验操作步骤
1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，平衡摩擦力。
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。
5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。
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。
小车质量一定:加速度与力的关系
a/(m/s2) 0.20 0.40 0.61 0.79 0.97
F/N 0.14 0.28 0.43 0.55 0.58
a--F图象是一条通过原点的直线通过得到的图线，分析F一定时，a与F的关系是__________
a与F成正比
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。
2.用上面的实验装置，在保持小车受力不变的情况下，测量小车质量不同时的加速度，探究加速度与质量的关系.
【思考】
①如何保持小车所受拉力不变？
②如何改变小车的质量？
小车所受拉力一定:加速度与质量的关系
a/(m/s2) 1.08 0.89 0.73 0.56 0.44
m/kg 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50
a--m图象是曲线
能说明a与m的定量关系吗？
改画_________图
a--
a/(m/s2) 1.08 0.89 0.73 0.56 0.44
m/kg 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50
a-- 的图像是一条通过原点的直线，分析F一定时，a与m
的关系是__________________
a与m成反比
【导思】在方案一中，我们为了探究加速度与其他量之间的关系，直接测出了加速度的大小，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和合力、质量之间的定量关系呢？
方案二：图甲中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。
【思考】①在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________________________________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量
②本实验能否通过比较两小车的位移大小来比较两小车加速度的大小？为什么？
③探究m一定时，a与F的关系，如何控制变量？验证什么关系？
细线与木板平行
远小于
控制小车与车内砝码总质量不变，小车加速度与其所受拉力成正比
④探究F一定时，a与m的关系，如何控制变量？验证什么关系？
⑤某次实验中获得数据如下表所示：小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g
控制小车所受拉力不变，小车的加速度与其质量成反比
在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，请将测量结果填到表中空格处。通过分析，可知表中第 次实验数据存在明显错误，应舍弃。
请先在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图，然后根据所作的图线总结加速度与力的关系：_____________
3
在质量不变时
小车加速度与拉力成正比
【例题】某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电流的频率为50Hz。
（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目的是为了______________________。
（2）图乙是他某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据在图中已标注。则纸带的___________(填“左”或“右”)端与小车相连，小车的加速度是___________m/s2。
（3）保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示。请在图丙的坐标纸中作出a- 图像。根据a- 图像可以得到的实验结论是____________________________。
平衡摩擦力
左
0.51
在拉力不变时，小车的加速度与质量成反比
（注意：这里的力指的是物体所受的合外力）
1. m一定，加速度a与F的定量关系：
2. F一定，加速度a与m的定量关系:
实验结论
加速度与力、质量之间的关系：
课堂小结
思路与方法
平衡摩擦力
处理数据
测量的量
实验过程
探究方法：控制变量法
探究思路：(1)m不变，测a、F；(2)F不变，测a、m；
测质量——天平
测力——弹簧测力计
测加速度——打点计时器