4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系-【物理优课PPT】2025-2026学年高中物理必修第一册同步PPT课件（人教版2019）

授课老师 ××× 1.学会控制变量法研究加速度、力和质量。 2.掌握物体运动的a-F、a-1/m图像。 3.通过图像处理实验数据，体验减少系统误差的操作方法。 1、物理观念 加速度、力、质量 2、科学思维 如何提出实验方案，使用控制变量法让实验方案合理可行，学会“化曲为直”法研究变量间的关系。 课标定位 素养阐释 加速度与力、质量之间必然存在定量的关系。 这一节我们来探究加速度与力、质量之间的定量关系。 情境导入 力是改变运动状态的原因，即力是使物体产生加速度的原因，质量是保持原有运动状态的原因。 牛顿第一定律告诉我们 3 情境导入 受力一定时，质量越小，其加速度越大。 启动快 装满货物 启动慢 4 情境导入 质量一定时，受力越大，其加速度越大。 启动快 启动慢 比赛用小汽车 一般用小汽车 5 实验思路 一 一、实验思路 研究方法 控制变量法 a 与 F 关系? a 与 m 关系? 控制一个量不变 “a”与“F”、“m” 二个物理量均有关系，应该从何处入手呢？ 7 一、实验思路 F1<F2 F1 F2 m m 1. 加速度与力的关系： 保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。 F F m1 m2 m1<m2 2.加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力不变，增加重物改变小车的质量。 注意：这里的力指的是物体所受的合外力 8 物理量的测量 二 二、物理量的测量 质量、力与加速度分别如何测量？ 质量的测量 可以用天平测量质量。为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量 加速度的测量 将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度（参考第一章的逐差法） 力的测量 可以由钩码的重力近似作为绳子对物体拉力 10 进行实验 三 三、进行实验 提出问题1 物体的加速度 a 与所受到的合外力 F、物体质量 m 有怎样的关系？ 猜想与假设 m 一定时，F 大，a 大 猜 a 与 F 成正比 F 一定时，m 大，a 小 猜 a 与 m 成反比 加速度 与力和质量有关 定量关系 12 三、进行实验 一、实验探究 a、F、m的关系 1. 研究目的 定量分析a、F、m的关系 2. 研究方法 （1）当 m 一定时，研究 a 与 F 的关系 （2）当 F 一定时，研究 a 与 m 的关系 控制变量法 3. 如何设计和进行实验 13 三、进行实验 实验探究 方案一 探究加速度与力、质量的关系 带滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物（小钩码或沙桶）、打点计时器、纸带、交变电流、天平、槽码、刻度尺 实验器材 如何测量加速度、力、质量？ 实验原理与设计 质 量 天 平 加速度 力 14 三、进行实验 演示实验 探究加速度a与质量m的关系 15 三、进行实验 （1）物体的 a 如何测量？ 利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度。 . . . . . . . 0 1 2 3 4 5 6 x1 x2 x3 x4 x5 x6 A B C T=0.1s 16 三、进行实验 演示实验 探究加速度a与力F的关系 17 三、进行实验 提出问题2 如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？ 18 三、进行实验 如何提供并测量小车所受的恒力问题？ 在水平桌面上运动小车的合外力是由什么力提供？ 问题1 如何得到绳子上的拉力T及小车所受到的摩擦力f ？ 问题2 近似认为绳子上的拉力 T 等于钩码的重力;小车所受的 f 等于小车匀速运动时的拉力。 在探究 a 与 m 之间的定量关系实验中，f 随小车质量的改变而改变，为了操作更方便、准确，该如何改进实验方案？ 问题3 阻力 补偿法 19 三、进行实验 （2）如何提供并测量小车所受的恒力问题？ 改进后的装置图 阻力补偿法 y x f G FN O G1 F 木板一端垫高，用重力的分力G1将摩擦力 f 平衡抵消掉 小车所受到的合外力等于细线上的拉力 20 三、进行实验 θ θ N Gcosθ Gsinθ G 如图一个木块正在倾角为 θ 为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。 如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力 F，那物体现在受到的合外力是多少？ 21 三、进行实验 平衡摩擦力 方 法 在木板下面垫了一个小木块，有一定倾角，使重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力。 判 断 当小车没有拉力时在木板上能做匀速运动。 22 三、进行实验 （2）如何提供并测量小车所受的恒力问题？ 粗糙斜面上，用悬吊重物的方法为小车提供拉力, 通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的拉力。 思 考 绳子的拉力等于钩码的重力吗？为什么？ 不等于！因为钩码向下加速，所以绳子的拉力小于钩码的重力。 思 考 什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力？ 当砝码质量比小车质量小得多时，