4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（课件）-2022-2023学年高一物理同步精品课堂(人教版2019必修第一册)

第四章 运动和力的关系 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系 学易同步精品课堂 新教材人教版 物理（必修第一册） 物体运动状态发生改变 速度发生了改变 产生了加速度 与力和质量有关 是否有关？ 课堂引入 加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？ 探究方法：控制变量法 （1）保持物体质量m不变，改变物体受力，测a、F; （2）保持物体所受拉力F不变，改变物体质量，测a、m. 一、实验方法与思路 探究思路： 实验中需要测量哪些物理量？用什么测量工具，如何进行测量？ 探究装置： 1.质量的测量：天平 二、物理量的测量 可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。 注意砝码与槽码的区别 2.加速度的测量： 方法二：将打点计时器连在小车上，根据纸带上打出的点可测量加速度； 方法一：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式 a=(2x)/t2可算出; 方法三：利用比值法。由于a=(2x)/t2测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比 二、物理量的测量 T T （1）如何给小车施加一个可以测量的恒力T呢？ 直接用弹簧测力计拉小车，可以吗？还是借助定滑轮和钩码来拉？ 3.力的测量： 二、物理量的测量 m0g （2）细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？ 不计摩擦，小车： F合=T ≈ m0g 计摩擦，小车 ：F合=T-f≠T 如何才能消除摩擦力的影响呢？ 平衡摩擦力：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。 具体操作：先不加细线，调整轨道，使小车刚好能匀速下滑（纸带上打出间隔均匀的点）。如果再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。 Gcosθ Gsinθ G θ θ FN Ff 二、物理量的测量 一次补偿，多次测量 方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、槽码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。 三、实验方案一 倾斜木板 补偿摩擦力 1.用天平测出小车的质量。 2.安装好实验装置，平衡摩擦力。 3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。 4.先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带，并记下钩码重量。 5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。 6.控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 7.设计表格，记录实验数据。 实验步骤 次数 F/N a/m ·s -2 1 2 3 4 5 0.10 0.146 0.20 0.302 0.30 0.428 0.40 0.592 0.50 0.751 F/ N a/m·s -2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0 0.1 0.3 0.5 小车质量一定:加速度与力的关系 数据处理 平衡摩擦力操作不当的三种情况： (1)a图线中，F≠0，a=0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(斜面倾角偏小)；(2)b图线中，F =0，a≠0，知平衡摩擦力过度(斜面倾角偏大)；(3)c图线的斜率减小，知质量变大，可知未满足钩码的质量远小于小车的质量，即所挂钩码的质量太大。 数据处理 m/ kg a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 次数 m/kg a/m ·s -2 1 2 3 4 5 /kg -1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 m 1 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 三、实验方案一 小车所受拉力一定:加速度与质量的关系 我们很难直观看出图线是否为双曲线，如果a-m图像是双曲线，则a 与 m 成反比，也就是a与 成正比。 实验视频 平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘中重物的质量，还是改变小车上所加砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 实验时要先接通电源后放开小车。 实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在小车到达滑轮前应按住小车。 作图线时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑。 注意事项 方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、黑板擦或宽口夹子为实验器材，研究小车的运