第4章 2 实验：探究加速度与力、质量的关系-（课件PPT）2023-2024学年高一新教材物理必修第一册【勤径学升·同步练测】（人教版）

第四章　运动和力的关系 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 第四章　运动和力的关系 一、知识储备 1．实验设计 (1)控制变量法 ①保持研究对象即小车的质量不变，改变槽码的个数，即改变作用力，测出小车的对应加速度，分析加速度与拉力的关系。 ②保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车对应不同质量的加速度，分析加速度与质量的关系。 自主学习探新知 第四章　运动和力的关系 (2)实验方案 用槽码牵引小车运动，实验装置如图所示。 ①研究对象：小车。 ②拉力的提供：在槽码质量m远小于小车质量M的情况下，F≈mg。 第四章　运动和力的关系 质量　 第四章　运动和力的关系 (3)力的测量 方法1：在小车与细绳之间接上力传感器，由力传感器测量力的大小。 方法2：在槽码质量远小于小车质量的情况下，可以认为槽码的重力近似等于小车所受拉力。 第四章　运动和力的关系 二、实验器材 为了测量小车运动的加速度和小车所受的合外力，把还需要的实验器材填入下面横线上。 器材：小车、砝码、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、__________、纸带、________、天平。 交流电源　 刻度尺　 第四章　运动和力的关系 三、进行实验 1．测质量：用天平测量小车的质量M0。 2．安装器材：按如图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。 第四章　运动和力的关系 3．平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂槽码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)。 4．分析a与F的关系 (1)把小车停在靠近打点计时器处，挂上槽码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速运动，打出一条纸带，纸带记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂槽码的重力m1g。 (2)保持小车的质量不变，改变槽码的质量，重复步骤(1)，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，… 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 四、数据分析 1．把小车在不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 作用力F             加速度a             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。 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 3．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)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 五、注意事项 1．打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车。 2．在平衡摩擦力时，不要悬挂槽码，但小车应连着纸带且接通电源，用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。 第四章　运动和力的关系 3．改变槽码的质量的过程中，要始终保证槽码的质量远小于小车的质量。 4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地对称分布在直线的两侧，个别偏离较远的点应舍去。 第四章　运动和力的关系 一、实验原理与实验操作 [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(含砝码)质量M的关系，某同学设计的实验步骤如下： A．用天平称出小车的质量 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槽码 互动探究解疑难 第四章　运动和力的关系 D．将电磁打点计时器接在8 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量 E．保持槽码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加砝码后的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图像，并由图像确定a与M的关系 (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，有错误的是步骤________，应把________改为________。 (3)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤________，应把________改为________。 第四章　运动和力的关系 第四章　运动和力的关系 二、实验数据处理 [例2]　某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及物体质量m关系”的实验，如图甲所示为实验装置简图(交流电源的频率为50 Hz)。 第四章　运动和力的关系 (1)如图乙所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________ m/s2。(保留两位有效数字) 第四章　运动和力的关系