人教版（2019） 高中物理 必修第一册课件 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
文档属性
| 名称 | 人教版（2019） 高中物理 必修第一册课件 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-07 06:27:03 | ||
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文档简介
第四章
运动和力的关系
2．实验：探究加速度与力、质量的关系
目标体系构建
课前预习反馈
课内互动探究
素养脉络构建
课堂达标检测
夯基提能作业
目标体系构建
【思维脉络】
课前预习反馈
一、实验思路
1．实验装置
将小车置于___________上，通过滑轮与_______相连。小车可以在槽码的牵引下运动。
水平木板
槽码
质量不变
拉力
拉力
拉力不变
质量
质量
天平
纸带上
方法3：两个初速度为零的匀加速直线运动的物体，在相等时间内的位移之比就等于加速度之比，即_________。
3．力的测量：小车所受的拉力_______合力，用悬挂物重力替代小车所受的拉力。(条件是槽码的质量要比小车的质量小很多)
替代
课内互动探究
一、实验步骤
1．安装实验器材：将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。
2．平衡摩擦力：用薄垫块将一端垫高，调整其倾斜程度，直到小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。
3．悬挂重物：在细线一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。
4．收集纸带数据：将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，并让小车由静止释放，打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度。
5．改变小车受力：
(1)保持小车的质量不变，通过增加槽码的数量，增加重物的质量(总质量仍远小于小车质量)。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所挂槽码的总重力m1g。
(2)重复步骤4，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m2g、m3g…
6．改变小车质量：
(1)保持重物(小车所受的拉力)不变，通过增加或减少小车上的砝码的方式，改变小车的质量，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砝码的总质量M1。
(2)继续在小车上增加砝码，重复步骤6，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砝码的总质量M2、M3…
7．求加速度：用公式Δx＝aT2，求得小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据处理。
二、数据收集与分析
1．列F、a数据收集表：
把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：
物理量
1
2
3
4
5
6
作用力(槽码的重力)
加速度a
2．作a－F图像的方法：以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据作a－F图像，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系。
3．列M、a收集数据
把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中：
三、注意事项
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个数，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于槽码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
3．各纸带的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度。
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。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。
5．释放时小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放开小车。
用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：
一
对实验原理及操作过程的考查
典例剖析
典题 1
A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量；
B．按图装好实验器材；
C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶；
D．将电磁打点计时器接在电压为6 V的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；
E．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；
F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；
G．作a－M关系图像，并由图像确定a－M关系。
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_____________，该步骤应排在____步实验之后。
(2)在上述步骤中，有错误的是____，应把____________________改为__________________________。
(3)在上述步骤中，处理不恰当的是____，应把_______改为________。
思路引导：掌握实验原理及操作过程是处理该类问题的关键。
平衡摩擦力
B
D
电压为6 V的蓄电池
6 V以下低压交流学生电源
G
a－M
1．(2019·浙江省嘉兴一中高一上学期期中)如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置：
对点训练
(1)下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是____(选填字母)。
C
(2)在平衡阻力后，当小车总质量_________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小盘及盘内物体的总质量时，小盘及盘内物体的总重力大小近似等于小车运动时所受的拉力大小。实验时可通过增减小盘中__________(选填“50 g钩码”或“1 g砝码”)的个数来改变拉力的大小。
解析：(1)平衡阻力时，小车前面不能有拉力，小车后面要连接纸带，纸带要穿过打点计时器，故选C。
(2)为减小误差，小车总质量要远大于小盘及盘内物体的总质量；实验时应通过增减“1 g”砝码的个数来改变拉力的大小。
远大于
1 g砝码
在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中。将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中。
表一 表二
二
实验数据的分析与处理
典例剖析
典题 2
a/(m·s－2)
1.98
4.06
5.95
8.12
F/ N
1.00
2.00
3.00
4.00
正比关系
反比关系
0.5 kg
4 N
2．某同学用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：
(1)该同学在实验前准备了图1中所示的实验装置及下列辅助器材：
A．交流电源、导线
B．天平(含配套砝码)
C．秒表
D．刻度尺
E．细线、沙和小沙桶
其中不必要的器材是____(填代号)。
对点训练
C
(2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图2所示，已知打点计时器打点的时间间隔T＝0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1＝5.99 cm、x2＝13.59 cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB＝________ m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a＝_______ m/s2。(结果保留三位有效数字)
0.680
1.61
(3)在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图3所示的a－F图像，其中图线不过原点的原因是________________，图线在末端弯曲的原因是_____________________。
平衡摩擦力过度
沙和沙桶的质量太大
(3)由图3所示图像可知小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即木板与水平面的夹角太大；该实验中当小车的质量远大于沙和沙桶的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于沙和沙桶的总重力大小，随着F的增大，即沙和沙桶的质量增大，逐渐地沙和沙桶的质量不再满足小车质量远大于沙和沙桶的质量，因此会出现较大误差，图像会产生弯曲。
素养脉络构建
运动和力的关系
2．实验：探究加速度与力、质量的关系
目标体系构建
课前预习反馈
课内互动探究
素养脉络构建
课堂达标检测
夯基提能作业
目标体系构建
【思维脉络】
课前预习反馈
一、实验思路
1．实验装置
将小车置于___________上，通过滑轮与_______相连。小车可以在槽码的牵引下运动。
水平木板
槽码
质量不变
拉力
拉力
拉力不变
质量
质量
天平
纸带上
方法3：两个初速度为零的匀加速直线运动的物体，在相等时间内的位移之比就等于加速度之比，即_________。
3．力的测量：小车所受的拉力_______合力，用悬挂物重力替代小车所受的拉力。(条件是槽码的质量要比小车的质量小很多)
替代
课内互动探究
一、实验步骤
1．安装实验器材：将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。
2．平衡摩擦力：用薄垫块将一端垫高，调整其倾斜程度，直到小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。
3．悬挂重物：在细线一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。
4．收集纸带数据：将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，并让小车由静止释放，打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度。
5．改变小车受力：
(1)保持小车的质量不变，通过增加槽码的数量，增加重物的质量(总质量仍远小于小车质量)。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所挂槽码的总重力m1g。
(2)重复步骤4，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m2g、m3g…
6．改变小车质量：
(1)保持重物(小车所受的拉力)不变，通过增加或减少小车上的砝码的方式，改变小车的质量，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砝码的总质量M1。
(2)继续在小车上增加砝码，重复步骤6，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砝码的总质量M2、M3…
7．求加速度：用公式Δx＝aT2，求得小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据处理。
二、数据收集与分析
1．列F、a数据收集表：
把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中：
物理量
1
2
3
4
5
6
作用力(槽码的重力)
加速度a
2．作a－F图像的方法：以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据作a－F图像，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系。
3．列M、a收集数据
把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中：
三、注意事项
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个数，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
2．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于槽码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
3．各纸带的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度。
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。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。
5．释放时小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放开小车。
用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：
一
对实验原理及操作过程的考查
典例剖析
典题 1
A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量；
B．按图装好实验器材；
C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶；
D．将电磁打点计时器接在电压为6 V的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；
E．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；
F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；
G．作a－M关系图像，并由图像确定a－M关系。
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是_____________，该步骤应排在____步实验之后。
(2)在上述步骤中，有错误的是____，应把____________________改为__________________________。
(3)在上述步骤中，处理不恰当的是____，应把_______改为________。
思路引导：掌握实验原理及操作过程是处理该类问题的关键。
平衡摩擦力
B
D
电压为6 V的蓄电池
6 V以下低压交流学生电源
G
a－M
1．(2019·浙江省嘉兴一中高一上学期期中)如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置：
对点训练
(1)下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是____(选填字母)。
C
(2)在平衡阻力后，当小车总质量_________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小盘及盘内物体的总质量时，小盘及盘内物体的总重力大小近似等于小车运动时所受的拉力大小。实验时可通过增减小盘中__________(选填“50 g钩码”或“1 g砝码”)的个数来改变拉力的大小。
解析：(1)平衡阻力时，小车前面不能有拉力，小车后面要连接纸带，纸带要穿过打点计时器，故选C。
(2)为减小误差，小车总质量要远大于小盘及盘内物体的总质量；实验时应通过增减“1 g”砝码的个数来改变拉力的大小。
远大于
1 g砝码
在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和F关系的有关资料记录在表一中。将测得的反映加速度a和质量M关系的有关资料记录在表二中。
表一 表二
二
实验数据的分析与处理
典例剖析
典题 2
a/(m·s－2)
1.98
4.06
5.95
8.12
F/ N
1.00
2.00
3.00
4.00
正比关系
反比关系
0.5 kg
4 N
2．某同学用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：
(1)该同学在实验前准备了图1中所示的实验装置及下列辅助器材：
A．交流电源、导线
B．天平(含配套砝码)
C．秒表
D．刻度尺
E．细线、沙和小沙桶
其中不必要的器材是____(填代号)。
对点训练
C
(2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图2所示，已知打点计时器打点的时间间隔T＝0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1＝5.99 cm、x2＝13.59 cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB＝________ m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a＝_______ m/s2。(结果保留三位有效数字)
0.680
1.61
(3)在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图3所示的a－F图像，其中图线不过原点的原因是________________，图线在末端弯曲的原因是_____________________。
平衡摩擦力过度
沙和沙桶的质量太大
(3)由图3所示图像可知小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即木板与水平面的夹角太大；该实验中当小车的质量远大于沙和沙桶的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于沙和沙桶的总重力大小，随着F的增大，即沙和沙桶的质量增大，逐渐地沙和沙桶的质量不再满足小车质量远大于沙和沙桶的质量，因此会出现较大误差，图像会产生弯曲。
素养脉络构建