4.2实验：探究加速度与力、质量的关系—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件(共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件(共21张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-11-24 14:33:12 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
第四章
运动和力的关系
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
加速度与力、质量有什么关系？
实验思路：用控制变量法探究加速度a与力F的关系和加速度a与质量m的关系。
实验目的：
1．学会用控制变量法研究物理规律。
2．会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a?-F、a?-m图像。
3.能通过实验数据及图象得出加速度与力、质量的关系。
实验器材：
小车、槽码、砝码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。
一、实验思路
实验原理：实验的基本思想——控制变量法
1、保持研究对象即小车的质量不变，改变槽码的个数可以成倍地改变小车所受拉力，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力。
2、保持小车所受拉力不变，改变研究对象即小车的质量，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量。
加速度a与力F的关系
保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的变化情况，找出二者之间的定量关系。
加速度a与力m的关系
保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，分析加速度与质量的变化情况，找出二者之间的定量关系。
二、物理量的测量
1、质量的测量
托盘天平
为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。
2、加速度的测量
方法1
则测量小车加速度最直接的办法就是用刻度尺测量小车移动的位移x。并用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由
计算出加速度a。
小车做初速度为0的匀加速直线运动。
方法2
将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。
方法3
让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动。
测量加速度就转换成测量位移了。
3、力的测量
孤力物体是不存在的，所以实验中的F是合力。
F
mg
FN
T
Ff
1．用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来。
2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系绳)。
3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，直到轻推小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。
三、进行实验
次数
1
2
3
4
5
6
小车加速度a/(m·s－2)
槽码的质量m/kg
拉力F/N
次数
1
2
3
4
5
6
小车加速度a/(m·s－2)
小车(含砝码)质量M/kg
/kg－1
1．由表1中记录的数据，以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a?-F图像(如图1)，找出规律，分析a与F的关系。
2．由表2中记录的数据，分别以a为纵坐标、M和为横坐标，根据数据作a?-M图像和a?-
图像(如图2、3)，分析a与M的关系。
四、数据分析
3．实验结论
(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。
(2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。
产生原因
减小方法
偶然误差
质量测量不准、计数点间距测量不准
多次测量求平均值
小车所受拉力测量不准
①准确平衡摩擦力
②使细绳和纸带平行于木板
作图不准
使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去
系统误差
槽码的总重力代替小车所受的拉力
使槽码的总质量远小于小车的质量
误差分析
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。
注意事项
例．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)。
C
随堂练习
(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。
课堂小结
一、实验思路
用控制变量法探究加速度a与力F的关系和加速度a与质量m的关系。
二、物理量的测量
质量、加速度、力的测量
三、进行实验
四、数据分析
(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。
(2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。
第四章
运动和力的关系
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
加速度与力、质量有什么关系？
实验思路：用控制变量法探究加速度a与力F的关系和加速度a与质量m的关系。
实验目的：
1．学会用控制变量法研究物理规律。
2．会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a?-F、a?-m图像。
3.能通过实验数据及图象得出加速度与力、质量的关系。
实验器材：
小车、槽码、砝码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。
一、实验思路
实验原理：实验的基本思想——控制变量法
1、保持研究对象即小车的质量不变，改变槽码的个数可以成倍地改变小车所受拉力，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力。
2、保持小车所受拉力不变，改变研究对象即小车的质量，测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量。
加速度a与力F的关系
保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的变化情况，找出二者之间的定量关系。
加速度a与力m的关系
保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，分析加速度与质量的变化情况，找出二者之间的定量关系。
二、物理量的测量
1、质量的测量
托盘天平
为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。
2、加速度的测量
方法1
则测量小车加速度最直接的办法就是用刻度尺测量小车移动的位移x。并用秒表测量发生这段位移所用的时间t，然后由
计算出加速度a。
小车做初速度为0的匀加速直线运动。
方法2
将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。
方法3
让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动。
测量加速度就转换成测量位移了。
3、力的测量
孤力物体是不存在的，所以实验中的F是合力。
F
mg
FN
T
Ff
1．用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来。
2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系绳)。
3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，直到轻推小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。
三、进行实验
次数
1
2
3
4
5
6
小车加速度a/(m·s－2)
槽码的质量m/kg
拉力F/N
次数
1
2
3
4
5
6
小车加速度a/(m·s－2)
小车(含砝码)质量M/kg
/kg－1
1．由表1中记录的数据，以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a?-F图像(如图1)，找出规律，分析a与F的关系。
2．由表2中记录的数据，分别以a为纵坐标、M和为横坐标，根据数据作a?-M图像和a?-
图像(如图2、3)，分析a与M的关系。
四、数据分析
3．实验结论
(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。
(2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。
产生原因
减小方法
偶然误差
质量测量不准、计数点间距测量不准
多次测量求平均值
小车所受拉力测量不准
①准确平衡摩擦力
②使细绳和纸带平行于木板
作图不准
使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去
系统误差
槽码的总重力代替小车所受的拉力
使槽码的总质量远小于小车的质量
误差分析
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。
注意事项
例．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)。
C
随堂练习
(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。
课堂小结
一、实验思路
用控制变量法探究加速度a与力F的关系和加速度a与质量m的关系。
二、物理量的测量
质量、加速度、力的测量
三、进行实验
四、数据分析
(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。
(2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。