4. 2实验：探究加速度与力、质量的关系 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

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 导入新课 1 、对同一辆车，启动时从不同档启动快慢为什么不一样？列车正常行驶比小汽车要快，但启动过程为什么比小汽车慢得多呢？ 2、由惯性我们知道，物体有保持运动状态不变的性质。物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？ 3、质量是惯性大小的量度。对于任何物体，在它们受到相同作用力时，决定它们状态变化难易程度的唯一性因素是什么？如果受力不同呢？ 【创设情景，提出问题】 我们有如下的生活经验：(a)如图所示,一个乒乓球飞来时,用球拍轻轻一挡就能使它改变方向;一个网球以同样大小的速度飞来时,要用很大的力握住球拍去挡,才能使它改变方向； (b)如图所示，在超市中推手推车时，推动一辆原来静止的空车很容易,但用同样的力推动一辆载重车却很难。 探究加速度与力、质量的关系 （1）由以上两个例子，我们可以猜想出加速度与受力和质量之间存在怎样的关系？ （2）若想进一步探究加速度与以上因素的关系，我们可以采取什么方法？并尝试设计实验方案来进行探究。 探究加速度与力、质量的关系 控制变量法 (1)研究加速度与物体所受拉力的关系 ①在绳的一端挂槽码，另一端跨过定滑轮拉小车，使小车做匀加速运动。小车所受的拉力可以认为等于钩码的重力。通过测量槽码的重力就可测得物体所受的合力。（可以证明这两个力近似相等，条件是槽码的质量要比小车的质量小很多。） 探究加速度与力、质量的关系 【制订方案，设计实验】 ②可以将木板一端垫高，让物体从木板上匀速滑下，此时物体的重力分力就等于物体所受的摩擦力。这样就可以平衡滑动摩擦力，使得绳子拉力就等于小车所受的合力 ③可以改变挂上槽码的个数就可以改变对物体的合力。 ④可以挂上纸带，通过打点计时器测得加速度。 探究加速度与力、质量的关系 【制订方案，设计实验】 方案一：小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、砝码、槽码、刻度尺、天平，研究小车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a。 探究加速度与力、质量的关系 (2)研究加速度与物体质量的关系 方案二：由初速度为零的匀加速直线运动的位移公式可知：在相同的时间内，加速度和位移成正比。 探究加速度与力、质量的关系 方案三：利用气垫导轨：该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果精确 探究加速度与力、质量的关系 探究加速度与力、质量的关系 以上三种方案实验装置在不仅能探究加速度与质量的关系、还能探究加速度与力的关系 方案三：利用气垫导轨：该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果精确 【分组实验，采集数据】 (1)研究加速度与物体所受拉力的关系（小车的质量一定） (2)研究加速度与质量的关系（小车所受的拉力一定） 探究加速度与力、质量的关系 拉力F 加速度a 质量m 加速度a 【分析论证、得出结论】 （1）小车质量m不变时，小车的加速度a与所受的拉力F成正比。 （2）小车所受的拉力F不变时，小车的加速度a与质量的倒数1/m成反比。 探究加速度与力、质量的关系 化曲为直 例1、在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，某组同学用如图1所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。 (1)图2是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为________m/s，由纸带求出小车的加速度的大小为a＝_______m/s2。(计算结果均保留2位有效数字) 探究加速度与力、质量的关系 【应用规律、反思改进】 0.26 0.50 探究加速度与力、质量的关系 (2)下列措施中不正确的是________ A.首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力 B.平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动 C.每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力 D.实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力 (3)某组同学由实验得出数据，画出 的关系图线，如图3所示，从图象中可以看出，作用在小车上的恒力F＝ N。当小车的质量为5kg时，它的加速度为________m/s2 5 BC 1 例2、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法： (1)实验环境的等效法：_______________________； (2)实验条件设计的科学方法：_______________________； (以上各题均选填“理想实验法”、“图象法”、“平衡摩擦力法”、“化曲为直法”、“控制变量法”或“近似法”) 探究加速度与力、质量的关系 平衡摩擦力法 控制变量法 (3)实