4.2 探究加速度与力和质量的关系 —【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件

人教版 必修一 4.2 探究加速度与力和质量的关系 课前导入 　图所示是超市中常用的手推车．我们要用同样大小的力推动它，空车时容易还是装满货物的时候容易？由此，我们能得出什么结论呢？ 　　在水平面上用大小不同的力去推动同一辆小车，用力大，则小车运动的距离就大；用力小，则小车运动的距离就小．那么物体被加速与什么因素有关呢？我们又能得出什么结论呢？ 探究加速度与力和质量的关系 一、控制变量法 　　1．加速度是表示物体运动状态变化快慢的物理量．根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大． 　　2．控制变量法：加速度a和质量m、受力F都有关系．研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系，再保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法 探究加速度与力和质量的关系 二、物体运动的加速度的求法 1.在物体后安装一条纸带，通过分析打点计时器在纸带上打下的一系列的点，根据Ax=aT2求出物体运动的加速度. 2.根据初速度为零的匀加速运动的规律x=at 求加速度，或让两个物体同时由静止开始做匀加速运动，经过同样的时间再让两物体同时停止运动，量出两物体的位移x1、x2,则：X1_a1C2 a2 　　 探究加速度与力和质量的关系 　三、平衡摩擦力的目的和方法 　　1．目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，增加了实验的难度．垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，提高了实验成功率． 　　2．方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力． 探究加速度与力和质量的关系 四、实验注意事项 　　1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量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质量远大于小盘和砝码的总质量．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．各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度． 　　4．作图象时，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．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手． 探究加速度与力和质量的关系 五、误差分析 　　1．质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差． 　　2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差．小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小． 　　3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上点的距离相等． 一、探究加速度与质量的关系 　　例1　某同学在实验中保持拉力不变，得到了小车加速度随质量变化的一组数据，如下表所示． 一、探究加速度与质量的关系 　请你在图甲方格纸中建立合适坐标系并画出能直观反映出加速度与质量关系的图线． 　　 　 　　解析　先确定坐标的含意，再按表格数据描点，最后把各点连成直线． 二、探究加速度与力的关系 　　例2 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，若测得某一物体M一定时，a与F的关系的有关数据资料如下表. 　(1)根据表中数据，画出a－F图象． 　 (2)从图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为______． 　　若a与F成正比，图象应是一条过原点的直线．同时因实验中不可避免地出现误差，描出的点不在一条直线上是很正常的，连线时应使直线过尽量多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑． a/(m·s－2) 1.98 4.06 5.95 8.12 F/N 1.00 2.00 3.00 4.00 二、探究加速度与力的关系 　　例2 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，若测得某一物体M一定时，a与F的关系的有关数据资料如下表. (1)a－F图象如图所示． 　　 　　(2)由图象可知a与F成正比关系． 　　答案　(1)如图所示　(2)正比关系 　　点评