4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系—2020-2021人教版（2019）新教材 高中物理必修第一册课件(共43张PPT)

2.实验：探究加速度与力、质量的关系 知识网络导引 核心素养目标 物理观念 学会用控制变量法探究物理规律 科学思维 控制变量法、图像法处理数据 科学探究 探究加速度与力、质量的关系 科学态度与责任 体会整个探究过程的科学严谨性和合理性 基础导学·研读教材 一、实验思路(自学教材第83页“实验思路”部分) 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 2．实验思路 (1)加速度与力的关系 保持小车质量不变eq \o(――→,\s\up14(拉力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eq \o(――→,\s\up14(分析))加速度与拉力的变化情况eq \o(――→,\s\up14(找出))二者之间的定量关系． (2)加速度与质量的关系 保持小车所受的________eq \o(――→,\s\up14(改变小车的质量))测得不同________的小车在这个拉力下运动的加速度eq \o(――→,\s\up14(分析))加速度与________的变化情况eq \o(――→,\s\up14(找出))二者之间的定量关系． 拉力不变 质量 质量 二、物理量的测量(自学教材第83～84页“物理量的测量”部分) 1．质量的测量：可以用________测量 2．加速度的测量 方法1：由x＝eq \f(2x,t2)计算出加速度 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：测量不同情况下物体加速度的比值eq \f(a1,a2)＝eq \f(x1,x2). 3．力的测量：小车所受的拉力替代合力，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) 天平 三、进行实验(自学教材第85页“进行实验”部分) 1．调试实验装置进行实验． 2．加速度与力的关系：设计表格，把测得的同一个小车在不同拉力F作用下的加速度a填在表1中． 表1：小车质量一定 3.加速度与质量的关系：设计表格，把测得的不同质量的小车在相同拉力作用下的加速度a填在表2中． 表2：小车所受的拉力一定 四、数据分析(自学教材第85～86页“数据分析”部分) 1．加速度与力的关系(小车质量不变) 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． 2．加速度与质量的关系(拉力F不变) 如果a ­ m图像是双曲线，a与m成反比，也就是a与eq \f(1,m)成正比．作a ­ eq \f(1,m)图像进行检验(图2)．如果检验的结果是过原点的直线，就可以判断加速度a与质量m是成反比的． 课堂互动·合作探究 类型一　平衡摩擦力 1．平衡摩擦力应注意以下两点 (1)不系槽码． (2)连好纸带接通打点计时器，反复调节倾角，纸带上打出的点迹均匀分布时，说明已经平衡了摩擦力． 2．三问平衡摩擦力 摩擦力如何被平衡 垫高长木板远离滑轮的一端 平衡摩擦力的标志 打点计时器所打纸带点迹分布均匀 平衡摩擦力的原理 mgsin θ＝Ff改变小车质量，不需重新平衡摩擦力 【典例示范】 例1　(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是(　　) A．“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零 B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面向下的分力与所受到的摩擦阻力相平衡 C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力 D．“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定 解析：小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡，选项A错误、B正确；平衡摩擦力的目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力，选项C正确；恰好平衡摩擦力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的，选项D正确． 答案：BCD 训练1　在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要平衡摩擦力时，应该让小车(　　) A．挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器 B．不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器 C．挂上小盘，不拖纸带 D．不挂小盘，不拖纸带 解析：平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态，B正确． 答案：B 类型二　实验的操作过程 1．测量：用天平测出小车和槽码的质量分别为M0，m0，并把数值记录下来． 2．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． 3．平衡摩擦力：用薄垫块将一端垫高