第四章 第2节实验：探究加速度与力、质量的关系--人教版高中物理必修第一册教学课件(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 第四章 第2节实验：探究加速度与力、质量的关系--人教版高中物理必修第一册教学课件(共24张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-30 00:00:00 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第四章 运动和力的关系
物理
第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系
学习目标
1.理解探究加速度与力、质量的关系的必要性,了解运动与力的定向联系。
2.能够运用控制变量法设计实验并完成实验探究,学会用图像法处理数据、探究规律。
3.理解a-F图像、a-图像的物理意义,能够对实验误差进行分析。
学习重难点
重点:
设计实验方案,论证其可行性,并通过实验探究加速度与力、质量的关系,了解运动与力的联系。
难点:
会通过数字化实验手段研究问题,探究物理规律,学习用图像法对实验数据进行处理分析,体验科学探究过程。
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。
请复述牛顿第一定律的内容
新知导入
F—迫使“物体运动状态变化”的原因
m—抵抗“物体运动状态变化”的本领
a—描述“物体运动状态变化”的快慢
怎样理解牛顿第一定律
探究方法
控制变量法
方案设计
1、应该让小车做怎样的运动？
2、如何测量、改变小车质量？
3、如何提供恒定的外力？并测量它？
4、如何测量（或比较)加速度？
5、如何处理数据？
半定量探究：
利用双层轨道小车探究加速度与力、质量的关系
误差分析
1、细绳与轨道不平行会造成误差。
2、上下轨道粗糙程度不同会造成误差。
3、细绳与滑轮间摩擦力太大造成误差。
4、平衡摩擦力不够(或过度)造成误差。
5、由于惯性，小车不能立刻停下造成误差。
定量探究
利用DIS系统探究加速度与力、质量的关系
分工：
1、记录拉力 2、记录小车质量
3、释放与接扶小桶 4、安装配重
合作：
1、汇总数据至表格中。
2、根据图表，讨论总结物理量间的定量关系。
3、你的结论与猜想一致么？
实验操作
实验报告展示
结 论
物体加速度a与作用力F成正比，与质量m成反比。
研究性作业
1、为什么说小桶及载重的重力近似等于小车受到的拉力？在什么条件下，可以近似相等呢？
2、本实验中只做了一次平衡摩擦力，合适吗？
3、请思考如何改进仪器和实验方法，继续探究加速度与力和质量的关系。
典例探究
【例题1】某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律。下列说法正确的是（ ）
答案：AC
A．图中细线应保持与木板表面平行
B．每次改变小车质量后都需要重新平衡摩擦力
C．用盘和重物的总重力作为细线的拉力，对实验结果会产生误差
D．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的左端适当垫高
【例题2】某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。
(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是 。
A.小车所受的拉力与钩码的重力无关
B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半
C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
答案:(1)C (2)0.75 (3)B
(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交变电流频率为50 Hz,由纸带数据求出小车的加速度a= m/s2。
(3)根据实验数据可绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,图丙图像中最符合本实验实际情况的是 。
课堂练习
1.利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系实验中,以下做法正确的是( )
A.平衡阻力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B.平衡阻力后,长木板位置不能移动,每次改变小车质量时,不需要重新平衡阻力
C.小车释放前应靠近计时器,实验时,先放开小车,后接通电源
D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件即使不满足,对探究过程也不会产生影响
答案:B
2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响,需要平衡阻力,关于该操作环节,下列四种装置图中正确的是
( )
答案:B
3.如图所示为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在长木板上相距L=48 cm的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率。
(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上。
②平衡阻力,让小车在不受拉力时做 运动。
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;为保证细线拉力的方向不变,必须调节滑轮的高度使 。
④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB。
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作。
(2)下表中记录了实验测得的几组数据,是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a= ,请将表中第4次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字)。
次数 F/N /(m2·s-2) a/(m·s-2)
1 0.60 0.77 0.80
2 1.04 1.61 1.68
3 1.42 2.34 2.44
4 2.62 4.65
5 3.00 5.49 5.72
(3)由表中数据,在坐标纸上作出a-F关系图线。
(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线),造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外,还可能是 。
答案:(1)②匀速直线 ③细线与长木板平行
(2) 4.84
(3)如右图
(4)没有完全平衡阻力
课堂小结
本节课的实验探究思路:
直觉猜想——定性实验——半定量实验——定量实验——反复验证——得出结论
运用的科学方法:
控制变量法、转换法、对比法、图像法、讨论法
谢谢大家
第四章 运动和力的关系
物理
第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系
学习目标
1.理解探究加速度与力、质量的关系的必要性,了解运动与力的定向联系。
2.能够运用控制变量法设计实验并完成实验探究,学会用图像法处理数据、探究规律。
3.理解a-F图像、a-图像的物理意义,能够对实验误差进行分析。
学习重难点
重点:
设计实验方案,论证其可行性,并通过实验探究加速度与力、质量的关系,了解运动与力的联系。
难点:
会通过数字化实验手段研究问题,探究物理规律,学习用图像法对实验数据进行处理分析,体验科学探究过程。
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。
请复述牛顿第一定律的内容
新知导入
F—迫使“物体运动状态变化”的原因
m—抵抗“物体运动状态变化”的本领
a—描述“物体运动状态变化”的快慢
怎样理解牛顿第一定律
探究方法
控制变量法
方案设计
1、应该让小车做怎样的运动？
2、如何测量、改变小车质量？
3、如何提供恒定的外力？并测量它？
4、如何测量（或比较)加速度？
5、如何处理数据？
半定量探究：
利用双层轨道小车探究加速度与力、质量的关系
误差分析
1、细绳与轨道不平行会造成误差。
2、上下轨道粗糙程度不同会造成误差。
3、细绳与滑轮间摩擦力太大造成误差。
4、平衡摩擦力不够(或过度)造成误差。
5、由于惯性，小车不能立刻停下造成误差。
定量探究
利用DIS系统探究加速度与力、质量的关系
分工：
1、记录拉力 2、记录小车质量
3、释放与接扶小桶 4、安装配重
合作：
1、汇总数据至表格中。
2、根据图表，讨论总结物理量间的定量关系。
3、你的结论与猜想一致么？
实验操作
实验报告展示
结 论
物体加速度a与作用力F成正比，与质量m成反比。
研究性作业
1、为什么说小桶及载重的重力近似等于小车受到的拉力？在什么条件下，可以近似相等呢？
2、本实验中只做了一次平衡摩擦力，合适吗？
3、请思考如何改进仪器和实验方法，继续探究加速度与力和质量的关系。
典例探究
【例题1】某同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律。下列说法正确的是（ ）
答案：AC
A．图中细线应保持与木板表面平行
B．每次改变小车质量后都需要重新平衡摩擦力
C．用盘和重物的总重力作为细线的拉力，对实验结果会产生误差
D．为消除摩擦力对实验的影响，可以把木板的左端适当垫高
【例题2】某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。
(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是 。
A.小车所受的拉力与钩码的重力无关
B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半
C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
答案:(1)C (2)0.75 (3)B
(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交变电流频率为50 Hz,由纸带数据求出小车的加速度a= m/s2。
(3)根据实验数据可绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,图丙图像中最符合本实验实际情况的是 。
课堂练习
1.利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系实验中,以下做法正确的是( )
A.平衡阻力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B.平衡阻力后,长木板位置不能移动,每次改变小车质量时,不需要重新平衡阻力
C.小车释放前应靠近计时器,实验时,先放开小车,后接通电源
D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件即使不满足,对探究过程也不会产生影响
答案:B
2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响,需要平衡阻力,关于该操作环节,下列四种装置图中正确的是
( )
答案:B
3.如图所示为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在长木板上相距L=48 cm的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率。
(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上。
②平衡阻力,让小车在不受拉力时做 运动。
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;为保证细线拉力的方向不变,必须调节滑轮的高度使 。
④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB。
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作。
(2)下表中记录了实验测得的几组数据,是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a= ,请将表中第4次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字)。
次数 F/N /(m2·s-2) a/(m·s-2)
1 0.60 0.77 0.80
2 1.04 1.61 1.68
3 1.42 2.34 2.44
4 2.62 4.65
5 3.00 5.49 5.72
(3)由表中数据,在坐标纸上作出a-F关系图线。
(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线),造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外,还可能是 。
答案:(1)②匀速直线 ③细线与长木板平行
(2) 4.84
(3)如右图
(4)没有完全平衡阻力
课堂小结
本节课的实验探究思路:
直觉猜想——定性实验——半定量实验——定量实验——反复验证——得出结论
运用的科学方法:
控制变量法、转换法、对比法、图像法、讨论法
谢谢大家