4.2 -4.3 实验：探究加速度与力、质量的关系、牛顿第二定律基础理论综合课件 -2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

人教2019版 必修第一册 4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系 第四章 运动和力的关系 实验要说明什么问题? a与F关系? a与m关系? 控制一个量不变 一、实验思路 1.实验原理:加速度 和质量 、受力 都有关系,采用___________法分别探究加速度与_____的关系、加速度与物体质量的关系. 控制变量 力 2.实验设计 (1)保持小车_______不变,测量小车在不同力的作用下的_________,分析加速度与_____的关系. 质量 加速度 力 (2)保持小车_____________不变,测量不同质量的小车在该力作用下的_________,分析加速度与_______的关系. 所受的拉力 加速度 质量 3 二、进行实验 器材：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 设计 4 实验 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 03 a∝F 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 小车所受拉力一定:加速度与质量的关系 数据处理 03 在研究 与 的关系时，作了 图像，而没作 图像，那么作 图像的优点是____________________________________________. <m></m> 图像是直线，能够直观、准确地找出规律 a∝1/m 2.按图示的装置把实验器材安装好(小车上先不系绳)，平衡摩擦力。 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）。平衡摩擦力后再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。 Gcosθ Gsinθ G θ θ FN Ff 实验步骤 力学特征 运动学特征 8 2.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。 3.释放小车时,小车应靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车. 4.描绘图像时,要使尽可能多的点落在所作直线上,不在线上的点应尽可能对称分布在图线两侧. 【注意事项】 1.平衡摩擦力时不要挂槽码,平衡摩擦力后,改变槽码的个数或改变小车(含砝码)的质量时,都不需要重新平衡摩擦力. 实验结论： a∝F a∝1/m 9 例1 某同学用如图4-2-2所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系. 图4-2-2 (1)打点计时器是一种计时仪器,常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的都是_________(选填“直流电”或“交流电”). 交流电 [解析] 电磁打点计时器和电火花计时器使用的都是交流电. 10 (2)下列说法中正确的是_@21@_____(填选项前的字母). A.图中细线应保持与木板表面平行 B.每次改变小车质量后都需要重新平衡摩擦力 C.用盘和重物的总重力作为细线的拉力,对实验结果会产生影响 D.为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板的左端适当垫高 AC [解析] 木板的右端适当垫高平衡摩擦力后,图中细线应保持与木板表面平行,拉力才能等于合外力,故A正确; 每次改变小车的质量后,小车的重力沿木板的分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力,故B错误; 由于盘和重物加速下落,所以拉力小于总重力,当用盘和重物的总重力作为细线的拉力时,对实验结果会产生影响,故C正确; 为了消除摩擦力对实验的影响,可以把木板的右端适当垫高,使重力沿木板的分力等于摩擦力,则小车受到的合外力等于拉力,故D错误. 11 (3) 某同学在实验中打出的一条纸带如图4-2-3所示,他选择了几个计时点 、 、 、 、 作为计数点,相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,其中 、 、 、 ,那么打 点时的瞬时速度大小是______