4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系(课件)-【点石成金系列】2022-2023学年高中物理课件（人教版2019必修第一册）

第四章 运动和力的关系 4.2 实验:探究加速度与 力、质量的关系 人教版（2019） 授课人：点石成金 【点石成金系列】2022-2023学年高中物理同步备课必修第一册 1 目录 contents 实验思路 01 02 物理量的测量 03 实验方案一 02 实验方案二 2 用大的力推物体，物体会获得大的加速度；而用小的力推相同的物体，物体会获得小的加速度。 生活经验 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？ 加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？ 导入新课 力（F）是改变物体运动状态的原因 力是产生加速度（a）的原因 质量（m）反映了物体维持原有运动状态的“能力” 。 实验探究 a、F、m的关系 加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。 保持m不变，研究a与F的关系; 保持F不变，研究a与m的关系。 (控制变量法) 导入新课 实验思路 01 8 【实验方法】：控制变量法 【实验思路】： （2）加速度与质量的关系： （1）加速度与力的关系： 小车质量不变，通过改变槽码的个数以改变小车所受的拉力。 找出a与F的关系 槽码的个数不变（即保持物体所受拉力F不变），通过在小车上增加重物改变小车的质量。 找出a与m的关系 【实验装置】： 学生电源 打点计时器 轨道 纸带、复写纸 钩码 小车 刻度尺 其他：导线、细绳 槽码 天平 实验器材 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 物理量的测量 02 11 1.质量的测量：天平 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 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 得 a=(2x)/t2可算出; 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： mg （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 ≈ mg 计摩擦，小车 ：F合=T-f≠T 如何才能消除摩擦力的影响呢？ 当M >>m时，可近似认为小车所受的拉力F等于mg 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 一次补偿，多次测量 悬挂的重物的重力大小等于绳的拉力吗？ 当钩码（或者沙桶、槽码）质量远小于小车质量时，绳子的拉力F近似等于砝码的重力mg。 想一想 实验方案一 03 18 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。 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 探究加速度与力的关系（小车质量一定） 槽码质量m/g 10 20 30 40 50 60 槽码重力G/N 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 加速度a/(m.s-2) 0.31 0.86 1.28 1.51 1.85 2.27 × × × × × × 在误差允许的范围内，加速度与力成正比。即： 小车质量一定时: a∝ F 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充分(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 探究加速度与质量的关系(F=0.2N，小车所受拉力一定) 小车的质量m/g 184.8 204.8 224.8 244.8 264.8 284.8 加速度a/(m.s-2) 0.86 0.75 0.68 0.62 0.55 0.53 × × × × × × × × × × × × 加速度与质量的关系(F=0.2N，小车所受拉力一定) m/g 184.8 204.8 224.8 244.8 26