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18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18张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 42.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-11-07 10:23:52 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
1.学会用控制变量法研究物理量之间的关系。
2.探究加速度与力、质量的关系。
3.掌握利用图像处理数据的方法。
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
复习
① 是改变物体运动状态的原因。
②也可以说力是改变物体 的原因。
③力是产生 的原因。
④质量大的物体运动状态 改变。
力
速度
加速度
力与加速度、质量间有什么关系呢？
速度变
方向变
大小变
二者都变
不容易
运动状态改变
数据处理
设计实验
复习回顾
一、实验目的 ：探究a与F合、m的定量关系。
二、研究方法 ： 控制变量法
1.m一定时，找a与F合的定量关系
2.F合一定时，找a与m的定量关系
实验：探究加速度与力、质量的关系
数据处理
设计实验
复习回顾
1.质量（M）的测量：
通过增减在小车上的砝码的数量来改变小车的质量。
2.加速度a的测量：
三、实验设计:
——参考方案一：用打点计时器探究
各物理量的测量：
3.合外力F合的测量：
当槽码质量远小于小车质量时(m M)，小车所受拉力近似等于槽码重力(F合≈mg)
天平
打点计时器（逐差法）
数据处理
设计实验
复习回顾
原理：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。
Gcosθ
Gsinθ
G
θ
θ
FN
Ff
四、进行实验:
1、平衡摩擦阻力：
方法：适当垫高木板不带定滑轮的一端，调节木板的倾斜角度，使小车在不挂钩码时能拖动纸带沿木板匀速运动。
注意：重复试验，不需要重新平衡摩擦力
（纸带上打出间隔均匀的点）
数据处理
设计实验
复习回顾
数据处理
设计实验
复习回顾
2.实验操作：
(1)用天平测出小车的质量为M0，并把数值记录下来。
(2)平衡摩擦力后，按图将实验器材安装好。
数据处理
设计实验
复习回顾
(3)将槽码通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，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此时所挂槽码的重力m0g。
(4)保持小车的质量不变，改变所挂槽码的重力，重复步骤(3)，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好槽码的重力m1g、m2g、…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。（探究a与F的关系）
实验次数 加速度a/(m·s-2) 小车受力F/N
1
2
3
4
数据处理
设计实验
复习回顾
探究a与M的关系：
(5)保持槽码的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，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。
(6)继续在小车上加放砝码，重复步骤(5)，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。
(7)计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。
数据处理
设计实验
复习回顾
表格2(物体受到的外力一定，加速度与质量的关系)
实验次数 加速度 a/(m·s-2) 小车与砝码总质量 M/kg 小车与砝码总质量的倒数/kg-1
1
2
3
4
…
数据处理
设计实验
复习回顾
实验结论：质量一定时，加速度a与合外力F合成正比。
五、数据处理
a/ms-2
F/N
0.1
0.5
0.4
0.3
0.2
0.7
0.6
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
数据处理
设计实验
复习回顾
图像很难直观地看出来是否为双曲线，如何解决这个问题？
a/ms-2
M/Kg
0.2
0.8
0.6
0.4
0
0.4 0.5 0.75 1.0 1.2
1.0
数据处理
设计实验
复习回顾
如果加速度 a 和质量 m 成反比关系，就是a与 成正比关系，做 a - 图像，如果图像是过原点的直线，即可以证明加速度 a 和质量 m 成反比关系。
实验结论：F合一定时，加速度a与质量M成反比。
a/ms-2
0.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
数据处理
设计实验
复习回顾
1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．
六、注意事项：
2.实验必须保证的条件：槽码质量远小于小车质量。只有这样才可认为小车所受拉力近似等于槽码重力。
3.保持细绳与木板平行
4.改变拉力和小车的质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再释放开车,且应在小车到达滑轮前按住小车。
数据处理
设计实验
复习回顾
七、误差分析
平衡摩擦力操作不当的三种情况：
a图线中，有F无a，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(木板倾角偏小)；
b图线中，无F有a，知平衡摩擦力过度(木板倾角偏大)；
c图线变弯曲：未满足槽码的质量远小于小车的质量。
数据处理
设计实验
复习回顾
1．(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，以下操作正确的是( )
A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上
B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器
C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
D．实验时，应先放开小车，再接通电源
BC
数据处理
设计实验
复习回顾
2、(多选)如图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )
A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
AD
数据处理
设计实验
复习回顾
3.当物体质量一定时，探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。力传感器可测出轻绳的拉力。其中m为砂和砂桶的总质量，m0为滑轮的质量，M为小车的质量。
（1）实验时，为了减小误差，______（填“是”或“否”）需要使m<（2）实验时，______（填“是”或“否”）需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力。
（3）某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图象如图所示，图线不过坐标原点的原因是________。
否
是
平衡摩擦力过度（斜面倾角过大）
数据处理
设计实验
复习回顾
1.学会用控制变量法研究物理量之间的关系。
2.探究加速度与力、质量的关系。
3.掌握利用图像处理数据的方法。
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
复习
① 是改变物体运动状态的原因。
②也可以说力是改变物体 的原因。
③力是产生 的原因。
④质量大的物体运动状态 改变。
力
速度
加速度
力与加速度、质量间有什么关系呢？
速度变
方向变
大小变
二者都变
不容易
运动状态改变
数据处理
设计实验
复习回顾
一、实验目的 ：探究a与F合、m的定量关系。
二、研究方法 ： 控制变量法
1.m一定时，找a与F合的定量关系
2.F合一定时，找a与m的定量关系
实验：探究加速度与力、质量的关系
数据处理
设计实验
复习回顾
1.质量（M）的测量：
通过增减在小车上的砝码的数量来改变小车的质量。
2.加速度a的测量：
三、实验设计:
——参考方案一：用打点计时器探究
各物理量的测量：
3.合外力F合的测量：
当槽码质量远小于小车质量时(m M)，小车所受拉力近似等于槽码重力(F合≈mg)
天平
打点计时器（逐差法）
数据处理
设计实验
复习回顾
原理：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。
Gcosθ
Gsinθ
G
θ
θ
FN
Ff
四、进行实验:
1、平衡摩擦阻力：
方法：适当垫高木板不带定滑轮的一端，调节木板的倾斜角度，使小车在不挂钩码时能拖动纸带沿木板匀速运动。
注意：重复试验，不需要重新平衡摩擦力
（纸带上打出间隔均匀的点）
数据处理
设计实验
复习回顾
数据处理
设计实验
复习回顾
2.实验操作：
(1)用天平测出小车的质量为M0，并把数值记录下来。
(2)平衡摩擦力后，按图将实验器材安装好。
数据处理
设计实验
复习回顾
(3)将槽码通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，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此时所挂槽码的重力m0g。
(4)保持小车的质量不变，改变所挂槽码的重力，重复步骤(3)，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好槽码的重力m1g、m2g、…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。（探究a与F的关系）
实验次数 加速度a/(m·s-2) 小车受力F/N
1
2
3
4
数据处理
设计实验
复习回顾
探究a与M的关系：
(5)保持槽码的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，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。
(6)继续在小车上加放砝码，重复步骤(5)，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。
(7)计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。
数据处理
设计实验
复习回顾
表格2(物体受到的外力一定，加速度与质量的关系)
实验次数 加速度 a/(m·s-2) 小车与砝码总质量 M/kg 小车与砝码总质量的倒数/kg-1
1
2
3
4
…
数据处理
设计实验
复习回顾
实验结论：质量一定时，加速度a与合外力F合成正比。
五、数据处理
a/ms-2
F/N
0.1
0.5
0.4
0.3
0.2
0.7
0.6
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
数据处理
设计实验
复习回顾
图像很难直观地看出来是否为双曲线，如何解决这个问题？
a/ms-2
M/Kg
0.2
0.8
0.6
0.4
0
0.4 0.5 0.75 1.0 1.2
1.0
数据处理
设计实验
复习回顾
如果加速度 a 和质量 m 成反比关系，就是a与 成正比关系，做 a - 图像，如果图像是过原点的直线，即可以证明加速度 a 和质量 m 成反比关系。
实验结论：F合一定时，加速度a与质量M成反比。
a/ms-2
0.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
数据处理
设计实验
复习回顾
1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．
六、注意事项：
2.实验必须保证的条件：槽码质量远小于小车质量。只有这样才可认为小车所受拉力近似等于槽码重力。
3.保持细绳与木板平行
4.改变拉力和小车的质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再释放开车,且应在小车到达滑轮前按住小车。
数据处理
设计实验
复习回顾
七、误差分析
平衡摩擦力操作不当的三种情况：
a图线中，有F无a，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(木板倾角偏小)；
b图线中，无F有a，知平衡摩擦力过度(木板倾角偏大)；
c图线变弯曲：未满足槽码的质量远小于小车的质量。
数据处理
设计实验
复习回顾
1．(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，以下操作正确的是( )
A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上
B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器
C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
D．实验时，应先放开小车，再接通电源
BC
数据处理
设计实验
复习回顾
2、(多选)如图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )
A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
AD
数据处理
设计实验
复习回顾
3.当物体质量一定时，探究加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。力传感器可测出轻绳的拉力。其中m为砂和砂桶的总质量，m0为滑轮的质量，M为小车的质量。
（1）实验时，为了减小误差，______（填“是”或“否”）需要使m<
（3）某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图象如图所示，图线不过坐标原点的原因是________。
否
是
平衡摩擦力过度（斜面倾角过大）
数据处理
设计实验
复习回顾