第三章 2 探究加速度与力、质量的关系（课件）-2021-2022学年高中物理必修1【导与练】高中同步全程学习（教科版）

2　探究加速度与力、质量的关系 物理 解读实验 科学探究 典例研析 物理 解读实验·掌握基础 一、实验目的 1.学会用控制变量法探究物理现象。 2.正确认识加速度与力、质量的关系。 二、实验原理 采用控制变量法。当研究对象有两个以上的参量发生变化时,我们设法控制某些参量使之不变,而研究其中两个参量之间的变化关系,这是物理实验中经常采用的一种方法。本实验中的参量有F,m,a三个,采用控制变量法如下: 1.保持质量不变,测量物体在不同力的作用下的加速度,分析加速度与力的关系。 物理 2.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。 三、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、低压交流电源、纸带、复写纸、小车、一端有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、天平(带有一套砝码)、刻度尺。 物理 科学探究·突破创新 一、实验操作 1.用天平测出小车和重物的质量分别为M0,m0,并把数值记录下来。 2.按图将实验器材安装好(小车上不系绳)。 3.平衡摩擦力,在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。 物理 4.将重物通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,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此时所挂重物的重力m0g。 5.保持小车的质量不变,改变所挂重物的重力,重复步骤4,多做几次实验,每次小车从同一位置释放,并记录好重物的重力m1g,m2g,…以及计算出相应纸带的加速度填入表1。 表1　物体的质量一定,加速度与力的关系  实验次数 加速度a/(m·s-2) 小车受力F/N 1 2 3 4 5 物理 6.保持托盘中所放重物的质量不变,在小车上加放砝码,并测出小车与所放砝码的总质量M,接通电源,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。 7.继续在小车上加放砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码。 8.计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表2。 表2　物体受到的外力一定,加速度与质量的关系 物理 实验 次数 加速度a/(m·s-2) 小车受力F/N 3 4 5 物理 二、数据处理 1.探究加速度与力的关系:以拉力F为横坐标,加速度a为纵坐标,根据逐差法求出的加速度描点,描绘a-F图像,看图像是否为过原点的倾斜直线,若是则说明a与F成正比。 物理 三、误差分析 产生原因 减小方法 偶然 误差 质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带不严格与木板平行等引起误差 (1)测量长度时,可进行多次测量取平均值 (2)采用逐差法求加速度,用图像法分析a与F,a与M的关系 系统 误差 重物和小盘的总质量不能远小于小车和砝码的总质量引起误差 使重物和小盘的总质量远小于小车和砝码的总质量 物理 四、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,不管以后是改变重物的质量还是改变小车和砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力。 2.小车和砝码的总质量要远大于重物和小盘的总质量。这样,重物和小盘的总重力才可视为小车受到的拉力。 3.每次实验时,小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端),并应先接通电源,再放开小车,且在小车到达滑轮前用手按住小车,以免小车撞击滑轮。 4.作图像时,要使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在直线的两侧,个别偏差很大的点应舍去。 物理 类型一　实验原理及操作 [典例1] 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: A.用天平称出小车和小盘(包括其中砝码)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砝码盘; D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄 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的质量; E.保持小盘及其中砝码的质量不变,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。 典例研析·把握核心 物理 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是　　　　,该步骤应排在　　　　步骤之后。  (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　　　　。  答案:(1)平衡摩擦力　B (2)步骤D　6 V电压的蓄电池　6 V以下交流学生电源 解析:本题主要考查对实验原理和实验步骤的理解和分析,实验中把砝码及盘的重力看做与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,