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

实验：探究加速度与力、质量的关系 高中物理/人教版2019/必修一/第四章运动和力的关系 1 物理观念：理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性。 科学思维：经历实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减少系统误差的操作方法。 科学探究：体通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度。 科学态度与责任：通过探究激发学生的求知欲和创新精神。 重点：(1)控制变量法的使用。 (2)如何提出实验方案并使实验方案合理可行。 (3)实验数据的分析与处理。 难点：(1)如何提出实验方案并使实验方案合理可行。 (2)实验数据的分析与处理。 教学目标 牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 (1)力是产生加速度的原因 (2)惯性只与质量有关，质量越大运动状态越难改变。 加速度与力的关系 加速度与质量的关系 这说明，加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。今天，我们来探究加速度与力、质量之间的定量关系。 新课引入 1.实验目的 2.实验设计 加速度a与力F的关系 加速度a与质量m的关系 保持m不变，研究a与F的关系 3.怎么测量 控制变量法 m— F— 天平 物体所受的合力 （实验条件设计） 4.数据分析、结论 a— 保持F不变，研究a与m的关系 纸带法、 比值法 一、实验思路 新知探究 — 4 粗糙斜木板上，用悬吊小重物的方法为小车提供拉力, 通过改变增减悬吊物的质量就可改变小车受到的拉力. 如何为物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？ (一)恒定合力的条件设定 方案一：用打点计时器“探究加速度与力、质量的关系” 新知探究 Gx FN f G ①平衡摩擦力： 为了使小车受到的合力=悬挂物的重力，必须满足下列三个条件 将木板一端垫高，使重力的分力Gx与摩擦力f 平衡抵消。 ②只有当悬吊物的质量比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于悬吊物的重力。 (注：此条件以后再分析) ③牵引小车的细线与斜木板平行 方案一：用打点计时器“探究加速度与力、质量的关系” 新知探究 (二)进行实验 (1)用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m。 (2)把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。 (3)在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。 1.探究加速度与合力的关系 (4)小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带编号码。 (5)保持小车的质量m不变，改变小盘和钩码的质量m′，重复步骤(4)。 (6)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。将相关数据及时填入表中。 表1　小车质量一定 方案一：用打点计时器“探究加速度与力、质量的关系” 新知探究 2.探究加速度与质量的关系 (7)小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带编号码。 (8)在步骤(4)的基础上，保持小盘中钩码的数量不变，改变小车的质量，重复步骤（4）。 (9)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a，并记录数据。 表2　小车所受的拉力一定 方案一：用打点计时器“探究加速度与力、质量的关系” 新知探究 (三)数据处理与结论 1.分析a~F关系 绘制a-F图像。 若这些点大致在同一条直线上，故可以判断在质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。 F/N F/N 方案一：用打点计时器“探究加速度与力、质量的关系” 新知探究 2.分析a~m关系 绘制a-m图像 若画出如图所示的图象，说明加速度的大小随质量的增大而减小。但这时仅从图像上不能判断加速度就一定与质量成反比，因为也有可能是其他的函数关系，如二次函数，摆线。 方案一：用打点计时器“探究加速度与力、质量的关系” 新知探究 结论 在物体的质量一定时，加速度的大小与合外力的大小成正比。 在物体所受的合外力一定时，加速度的大小与此物体的质量成反比。 绘制 图像 要验证加速度是否与质量成反比，可绘制 图像，若描出的点在同一直线上，则a与 成正比，即a与m成反比；要验证加速度是否与质量的平方成反比，则可绘制 图像，若描出的点在同一直线上，则a与 成正比，即a与m2成反比。 2 2 方案一：用打点计时器“探究加速度与力、质量的关系” 新知探究 【例1】 某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。 (1)下列做法正确的是_______(填字母代号)。 A. 调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 AD C. 实验