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

ξ4.2 探究加速度与力、质量的关系 回顾 · ξ1-3章：运动、力 ·ξ4.1 ：牛顿第一定律 描述物体的运动状态：v、a 力是改变物体运动状态的原因, 质量大的物体运动状态不容易改变 加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量 如何设计实验，探究a与F、m的关系 实验思路 1.要通过实验探究什么问题？ a与F的关系？ a与m的关系？ (1)保持m不变，探究a与F的关系。 (2)保持F不变，探究a与m的关系。 控制变量法 实验思路 质量m： F： 天平 2.怎么去设计实验？ （1）首先明确要测哪些量？ （2）怎么测这些量? 如何给物体一个恒定且容易测量的外力？ m a F 1、平衡摩擦力：将木板一侧垫高使小车在不挂重物时做匀速直线运动。 θ F Ff G FN Gx Gy 2、悬挂物的质量m0要比小车的质量m小很多。 即：m0<<m时， F近似等于m0g 悬挂重物提供恒定的拉力 测加速度a： 如果测出两个初速度为0的匀加速运动在相同时间内的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比 实验思路 x=v0t+at2/2 x=at2/2 1.打点计时器 2.光电门 3.频闪照相法 4.间接比较法 器材：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、小盘、刻度尺、天平 实验方案：用阻力补偿法探究a与F、m的关系 悬挂物的总重力m0g 当作小车受到的拉力F 从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a 用天平测出小车的质量m 1.探究加速度与所受合外力的关系： 实验数据的记录与分析 保证小车的质量不变，在小盘上依次增加砝码的个数，目的是改变对小车的拉力。根据得到的纸带计算每一次小车的加速度，与相应砝码质量记为一组数据。并将得到的多组数据填入下表。 a/（m·s-2） F/N 0 以a为纵轴，F为横轴建立坐标系，利用图像寻找二者数量关系。 发现这些点大致在一条过原点的直线上，说明a与F成正比。 绘制完图像后，有可能出现如下面甲乙两图的情况 甲图 乙图 甲图由纵截距可知，在拉力为0时，小车仍有加速度，所以是因为平衡摩擦力时，斜面倾斜角过大导致。 乙图由横截距可知，在拉力为某一值时，小车才有加速度，所以是因为平衡摩擦力时，斜面倾斜角过小导致。 误差分析 a/m·s-2 F/N 0 a a m m0 F F m0g 悬挂物的质量m0要远小于小车质量m 误差分析 2.探究加速度与质量的关系： 保证小盘上砝码不变，再依次增加小车上砝码的个数，目的是改变小车的质量。根据得到的纸带计算每一次小车的加速度，与相应小车及其上砝码总质量记为一组数据，并计算出总质量的倒数。将得到的多组数据填入下表。 a/（m·s-2） m/kg 0 a/（m·s-2） 1/m/(kg-1) 0 以a为纵轴，m、 为横轴建立坐标系，利用图像寻找二者数量关系。 化曲为直 发现a——m上的点不在一条直线上，a—— 上的点大致在一条过原点的直线上，说明a与m成反比。 1、实验方法：控制变量法。 4、数据分析：图像法 课堂小结 3、减小系统误差：悬挂物的质量远小于小车的质量时，可认为悬挂物的重力大小等于小车所受的合外力的大小。 2、实验方案：阻力补偿法，将木板无滑轮的一端稍微 垫高，用重力的分力来平衡摩擦力。 （注意：这里的力指的是物体所受的合外力） 作业 ①评估和反思探究过程与结果 ②设计其他的实验方案 ③完成练习与应用1、2 $$