第4章 第二节 加速度与力、质量之间的关系（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第一册（粤教版2019）

实验原理 1．影响加速度的因素 同一滑块，用不同的外力作用，观察滑块经过两光电门的时间；在大小相同的外力作用下，通过在滑块上增加或减少砝码来改变滑块的质量，观察滑块经过两光电门的时间，从而得出物体的加速度既与外力有关，又与物体本身的质量m有关。 (2)实验数据的处理——图像法、“化曲为直”法 ①研究加速度a和力F的定量关系 以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图甲所示。若图像是一条通过原点倾斜的直线，则说明a与F成正比。 实验器材 气垫导轨(一端带有定滑轮)、滑块(带有遮光条)、光电门(两个)、数字计时器、细绳、小桶、砝码、橡皮泥、刻度尺、天平、气源。 实验步骤 1．用天平测出滑块的质量M，并把数据记录下来。 2．把实验器材按如图所示安装好。(滑块上不系细绳) 3．调整气垫导轨底部螺丝，使滑块能做匀速直线运动。 4．在小桶内放入橡皮泥，用天平称出小桶和橡皮泥的总质量m，用细绳绕过定滑轮系在滑块上，滑块上放上适量的砝码，并记录下砝码质量。 5．保持滑块上砝码质量不变，增加小桶内橡皮泥的质量，按步骤4做6次实验。 次数 1 2 3 4 5 6 滑块加速度a/(m·s－2)             小桶和橡皮泥的质量m/kg             拉力F/N             6．保持小桶和橡皮泥的质量不变，在滑块上加上砝码，重复上面实验，求出相应的加速度，将相应数据填入表格。 误差分析 1．系统误差 本实验用小桶和橡皮泥的总重力mg代替滑块受到的拉力，而实际上滑块所受的拉力要小于小桶和橡皮泥的总重力，而且小桶和橡皮泥的质量越大，误差越大。 2．偶然误差 气垫导轨调整底座不准确，滑块、小桶和橡皮泥的质量测量不准确，两光电门之间的距离、遮光条的宽度测量不准确，细绳与导轨不平行都会引起误差。 二、他版教材实验多融通 人教版教材实验方案　 [差异解读] 1．用长木板替代气垫导轨做实验，必须平衡小车的摩擦力。 2．用打点计时器结合纸带记录小车运动情况。 3．利用悬挂槽码的多少改变小车所受的合外力。 [典例]　为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑块上的挡光片通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录。滑块连同上面固定的条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门间距为s，牵引砝码的质量为m。回答下列问题： 实验原理与操作 (1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？ 答：______________________________________________________。 (2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________。 A．m1＝5 g B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g (3)挡光片通过光电门G1的速度为v1＝______；挡光片通过光电门G2的速度为v2＝________。 (4)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得加速度a的表达式为：______________。(用Δt1、Δt2、D、s表示) (1)实验开始调节气垫导轨底座的螺钉时，滑块不能连接细绳。 (2)整个实验只需调节一次气垫导轨底座的螺钉。 (3)实验过程中必须满足牵引重物的质量远小于滑块的质量。　　 [典例]　某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验，图甲为实验装置简图。 (1)图乙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，交流电的频率为50 Hz)。 数据处理和误差分析 (3)保持小车质量不变，改变槽码质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图丁所示。该图线不通过原点，请你分析其主要原因是__________________________________________________________。 [解题指导]　解答本题时可按以下思路分析： (3)由题图可分析，当加速度a为零时，拉力F并不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。 1．(实验原理的创新)某探究小组在做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，采用如图所示的装置，通过控制装置让两小车同时开始运动，同时停止，测量两小车运动的位移，从而讨论加速度与力、质量的关系。某次实验中(实验开始前已平衡摩擦力)，测得两小车总质量均为300 g，现保持两小车质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，进行几次实验，得到的数据如下表，表中的m1、m2分别表示两小车所对应的砝码