5.2 实验：探究加速度与力、质量的关系-(同课异构课件) 2021-2022学年高一新教材物理必修第一册【步步高】学习笔记(人教版)(京津鲁琼辽粤浙渝鄂冀湘云晋皖黑吉桂)

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 【实验目的】 1.探究加速度与力、质量的关系。 2.学会用___________探究物理规律。 控制变量法 【实验器材】 带滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小槽码或 沙桶)、___________、纸带、_________、天平、砝码、 刻度尺。 打点计时器 交流电源 【实验原理与设计】 1.实验的基本思想—— 控制变量法: (1)变量的控制要求:在物理实验中,要注意控制实验过 程中的不同变量。 (2)设计思路: ①若讨论加速度与物体受力的关系,应控制_____不变。 ②若讨论加速度与物体质量的关系,应控制_____不变。 质量 受力 (3)实验思想的拓展: 这种控制一些物理量不变,先分别研究待测量与其中一个物理量的关系,再综合解决问题的控制变量法,被广泛应用于科学探究中。 2.实验原理: (1)保持小车质量m不变 通过_________的方式改变作用于小车的力F,测出小车 相应的加速度a,则可得a与F的关系。 增减重物 (2)保持拉力F不变 通过_________________的方式改变小车的质量m,测出 相应的加速度a,则可得a与m的关系。 在小车上增减砝码 3.实验设计——三个物理量的测量方法: (1)拉力的测量。 ①平衡小车所受阻力 a.将木板一端垫高; b.使小车不挂重物时能_________; c.此时小车重力沿斜面的分力恰好抵消其所受_______ ___________。 匀速运动 摩擦力 及其他阻力 ②使小车所受拉力等于重物的重力 只有_____________________________时,才可以近似 认为重物的重力等于对小车的拉力。 所挂重物的质量远小于小车质量 (2)研究对象质量的测量。 ①利用天平测出____________________________; ②研究对象的质量等于________________________。 小车的质量m和重物的质量m0 小车质量m与砝码质量之和 (3)加速度的测量。 ①原理:放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速 直线运动,即Δx=___。 ②应用刻度尺测量_________________。 ③应用_______计算对应的加速度大小。 aT2 计数点之间的距离 逐差法 【实验过程】 一、实验步骤 1.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。 2.平衡摩擦力:用薄垫块将一端垫高,调整其倾斜程度,直到小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。 3.悬挂重物:在细线一端挂上重物,另一端通过定滑轮系在小车前端。 4.收集纸带数据:将小车靠近打点计时器后开启打点计时器,并让小车由静止释放,打点计时器在纸带上打出一系列点,据此计算出小车的加速度。 5.改变小车受力: (1)保持小车的质量不变,通过增加槽码的数量,增加重物的质量(总质量仍远小于小车质量)。接通电源后放开小车,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所挂槽码的总重力m1g。 (2)重复步骤4,多做几次实验,并记录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力m2g、m3g… 6.改变小车质量: (1)保持重物(小车所受的拉力)不变,通过增加或减少小车上的砝码的方式,改变小车的质量,接通电源后放开小车,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小车和砝码的总质量M1。 (2)继续在小车上增加砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2、M3… 7.求加速度:用公式Δx=aT2,求得小车的加速度a,将得到的数据填入相应表格中,以便进行数据处理。 【思考】 (1)实验过程中应注意哪几方面的操作安全问题? 提示:①使用打点计时器时,应注意用电安全。 ②注意避免小车、砝码及重物等下落,以免损坏器材或砸伤身体。 (2)如何判断是否已经平衡摩擦力? 提示:轻轻推动小车,使小车运动,当打点计时器在小车所连接的纸带上打出的点迹均匀时,说明已经平衡摩擦力。 二、数据收集与分析 1.列F、a数据收集表: 把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中: 物理量 1 2 3 4 5 6 作用力(槽码的重力) 加速度a 2.作a -F图像的方法: 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。 3.列M、a收集表格: 把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中: 物理量 1 2 3 4 5 6 小车和砝码质量M 加速度a 4.作a - 图像的方法: 分别以a为纵坐标、M和 为横坐标,根据数据作a