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

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 第四章 运动和力的关系 1、什么是物体运动状态的改变? 2、物体运动状态改变的原因是什么? 3、运动状态改变的难易程度如何量度? 物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化 力是改变物体运动状态的原因 运动状态变化 力 速度变化 产生加速度 力是产生加速度的原因 惯性——抵抗运动状态变化的“本领” ，仅与质量有关。 惯性——保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。 m F1 m F2 F1<F2 m2 F m1<m2 m1 F 当物体质量一定时，物体的加速度随着力的增大而增大。 当力的大小一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。 控制变量法 物体的加速度a 可能和哪些因素有关？ 思考 猜测 物体加速度与力和质量有何具体关系？ 现要研究小车的加速度与力、质量的关系，怎样设计实验方案（装置）？ 小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。 小车受到的恒力怎么测量？ 从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a 用天平测出小车的质量m 怎样提供并测量物体所受的恒力F ? 平衡摩擦力——阻力补偿法 平衡摩擦力：将木板的一端适当垫高，不挂托盘，给小车一定的初速度，小车恰好匀速运动。 钩码的总重力G当作小车受到的拉力F Gcosθ Gsinθ G θ θ FN Ff 1.用天平测出小车的质量。 2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿 过计时器限位孔，调整木板倾斜程度。（平衡摩擦力）。 3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码 质量远小于小车质量），接通电源，释放小车，测出一组数据。 4.改变钩码质量，多测几组数据。 5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 实验步骤 F/ N a/m·s -2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0 0. 1 0.2 0.3 0.4 0.5 当小车质量不变时 次数 F/N a/m ·s -2 1 2 3 4 5 0.10 0.146 0.20 0.302 0.30 0.428 0.40 0.592 0.50 0.751 如何更直观地处理数据？ 数据处理 得出结论： 在误差允许的范围内，加速度与力成正比。即： 数据处理 m/ kg a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg -1 m 1 当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2 1 2 3 4 5 /kg -1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 m 1 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 得出结论： 在误差允许的范围内，加速度与质量成反比。即： （1）实验前平衡摩擦力（挂重物带纸带） （2）安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与斜面平行。 （3）改变小车的质量或拉力的大小时，改变量应尽可能大一些，但应满足砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量（m’ <<m） （4）开始时小车应靠近打点计时器，并先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 注意事项 探究加速度与力、质量的关系 1.研究方法： 2.数据处理方法： 3.结论： 控制变量法 图象法 a∝F a∝1/m 保持小车 质量不变 保持小车 受力不变 双车法 怎样测量（或比较）物体的加速度？ 光电门1 光电门2 挡光板 △x X/t 拓展探究：利用气垫导轨来探究 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.保持力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比。 误差分析 1.系统误差：本实验用槽码的总重力mg代替小车受到的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。槽码的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，槽码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。因此，满足槽码的总质量远小于小车的质量就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。 2.偶然误差：阻力补偿不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。 注意事项 1.阻力补偿时不要挂重物，整个实验阻力补偿后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小车及砝码的质量，都