第4章 第2节 探究加速度与力、质量的关系(课件PPT)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第1册(教科版2019)

实验原理 1．实验方法(控制变量法) (1)保持研究对象即小车的质量不变，通过改变悬挂托盘和砝码的质量改变小车所受的拉力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比。 (2)保持托盘和砝码的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与质量成反比。 2．方案设计 (1)三个物理量的测量 ①小车质量的测量：利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量。 ②拉力的测量： 实验装置如图所示，利用在托盘中放入砝码的方法为小车提供拉力。把木板的一端垫高，以补偿小车运动时受到的阻力。当托盘和砝码的质量远小于小车质量的情况下，测出托盘和砝码的总重力，它近似等于小车运动时所受的拉力。 (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。若图像是一条通过坐标原点倾斜的直线，则说明a与F成正比。 实验器材 小车、砝码、托盘、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。 实验步骤与数据处理 1．用天平测出小车的质量M和托盘的质量m。并把数值记录下来。 2．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细线)。 3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，直到使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。 4．在细线末端的托盘中放入砝码，用细线绕过定滑轮系在小车上，在小车上加放适量的砝码，细线末端托盘和托盘内砝码的总质量m，记录下来。接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带，并设计表格如下。 次数 1 2 3 4 5 6 小车加速度a/(m·s－2)             托盘和托盘内             砝码的总质量m/kg             拉力F/N             误差分析 1．系统误差 本实验用托盘和托盘内砝码的重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于mg。托盘和托盘内砝码的质量越大，误差越大；反之，托盘和托盘内砝码的质量越小，由此引起的误差就越小。因此，满足托盘和托盘内砝码的质量远小于小车的质量的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差。 2．偶然误差 摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。 注意事项 1．打点前小车应靠近打点计时器，且应先接通电源后释放小车。 2．在平衡摩擦力时，不需要悬挂托盘和砝码，但小车应连接纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点迹间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。 3．改变托盘内砝码质量的过程中，要始终保证托盘和托盘内砝码的总质量远小于小车的质量。 4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。 二、他版教材实验多融通 粤教版教材实验方案　 [差异解读] 1．用气垫导轨替代长木板做实验，不用再平衡滑块的摩擦力。 2．利用光电门和数字计时器来计算滑块通过光电门的速度。 3．利用小桶内加入橡皮泥的多少来改变滑块所受的合外力。 [典例]　在研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系的实验中，某同学安装的实验装置和设计的实验步骤如下： A．用天平称出小车和钩码的质量 B．按图安装好实验器材 C．把轻绳一端系在小车上，另一端绕过定滑轮悬挂钩码 实验原理与操作 D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量 E．保持钩码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验 F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值 G．作a-M关系图像，并由图像确定a与M的关系 (1)请改正实验装置图中的错误。 ①电磁打点计时器位置________________； ②小车位置__________________________； ③滑轮位置__________________________。 (2)该同学漏掉的重要实验步骤是__________，该步骤应排在步骤______之后。 (3)在上述步骤中，有错误的是步骤__________，应把________________改为________________。 (4)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤________，应把________________改为________________。 [解析]　(1)①电磁打点计时器应固定在长木板无滑轮的一端；②释放小车时，