4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 学习目标 1.学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系。 2.会测量加速度、力和质量,能作出物体运动的a-F、a- 图像。 3.通过图像探究加速度与力、质量的定量关系。 2 猜想与假设 物体运动状态发生改变 速度发生了改变 产生了加速度 与力和质量有关 是否有关 ？ 加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？ 实验目的与方法 控制变量的方法是指在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的独立因素加以人为控制，使其中只有一个因素按照特定的要求发生变化，而其他因素保持不变，以利于寻找事物发展变化的规律的方法。 定量分析a、F、m的关系。 实验目的： 实验方法： 控制变量法 实验中需要测量哪些物理量？用什么测量工具，如何进行测量？ 实验思路与装置 （1）保持物体质量 m 不变，改变物体受力，测 a、F; （2）保持物体所受拉力 F 不变，改变物体质量，测 a、m. 探究思路： 探究装置： 物理量的测量 测量工具：天平 可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。 质量的测量 注意砝码与槽码的区别 物理量的测量 方法二：将打点计时器连在小车上，根据纸带上打出的点可测量加速度； 方法一：小车做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式 a=(2x)/t2 可算出; 方法三：利用比值法。由于a=(2x)/t2 测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移 x1、x2，位移之比就是加速度之比 加速度的测量 物理量的测量 T T 1.如何给小车施加一个可以测量的恒力T呢？ 直接用弹簧测力计拉小车，可以吗？还是借助定滑轮和钩码来拉？ m0g 2.细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？ 不计摩擦，小车： F合=T ≈ m0g 计摩擦，小车 ：F合=T-f≠T 如何才能消除摩擦力的影响呢？ 力的测量 条件：槽码的质量要比小车的质量小很多 物理量的测量 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）。如果再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。 Gcosθ Gsinθ G θ θ FN Ff 一次补偿，多次测量 平衡摩擦力 进行实验 实验设计1：用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系 (1)实验器材： 小车,砝码,槽码,细线,一端附有定滑轮的长木板,垫木,电磁打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,复写纸,托盘天平,米尺。 (2)实验步骤： ①称量质量——用天平测量槽码的质量m0和小车的质量M0。 进行实验 ②安装器材——按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车牵引力)。 ③补偿阻力——在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态。 打点计时器 悬挂物 小车 纸带 进行实验 平衡摩擦力 进行实验 保持质量不变，探究加速度与力的关系 进行实验 ④让小车靠近打点计时器,挂上槽码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。计算槽码的重力,即为小车所受的合外力,由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表1中。 ⑤改变槽码的个数,重复步骤4,并多做几次。 实验次数 加速度a/(m·s-2) 小车受力F/N 1     2     3     4     表一 进行实验 次数 悬挂物的质量m0/kg 小车受的拉力F/N 小车的加速度a/m·s-2 1 0.0084 0.0823 0.395 2 0.0096 0.0941 0.449 3 0.0109 0.1068 0.506 4 0.0121 0.1186 0.559 5 0.0134 0.1313 0.615 a/m·s-2 F/N ①保持质量不变，探究加速度与力的关系 图像法 (3)数据分析 0.0823 0.0941 0.1068 0.1186 0.1313 0.395 0.449 0.506 0.559 0.615 进行实验 质量一定加速度与力成正比 a/m·s-2 F/N 0.0823 0.0941 0.1068 0.1186 0.1313 0.395 0.449 0.506 0.559 0.615 进行实验 次数 小车的质量m/kg 小车的加速度a/m·s-2 1 0.200 0.456 2 0.250 0.364 3 0.300 0.322 4 0.350 0.278 5 0.400 0.242 a/m·s-2 m/kg ②保持力不变，探究加速度与质量的关系 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.456 0.364 0.322 0.278 0.242 进行实验 a/m·s-2 m/kg /kg a/m·s-2 化曲为直 5 4 3.33 2.86 2.5 0.456 0.364 0.319 0.268 0.242 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.456 0.364 0.322 0.278 0.242 进行实验 次数 小车的质量m/kg 小车质量倒数 /kg 小车的加速度a/m·s-2 1 0.200 5.00 0.456 2 0.250 4.00 0.364 3 0.300 3.33 0.322 4 0.350 2.86 0.278 5 0.400 2.50 0.242 /kg a/m·s-2 5 4 3.33 2.86 2.5 0.456 0.364 0.319 0.268 0.242 注意事项 （1）平衡摩擦力时不要挂小盘，一次实验只需要平衡一次摩擦力。 （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）每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在小车到达滑轮前应按住小车。 （4）作图线时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应舍去。 实验结论 （注意：这里的力指的是物体所受的合外力） 1. m一定，加速度a与F的定量关系： 2. F一定，加速度a与m的定量关系: 加速度与力、质量之间的关系： 还有没有其他设计方案呢？ 课堂小结 实验：探究加速度与力、质量的关系 创设情景，提出问题 物体加速度的大小与什么物理量有关 如何研究加速度与力、质量的关系 制订方案，设计实验 研究加速度与物体受力的关系 研究加速度与质量的关系 分组实验，采集数据 记录加速度与物体受力数据 记录加速度与质量数据 分析论证、得出结论 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 车所受的拉力F不变时，小车的加速度a与质量m成反比 应用规律，反思改进 应用规律解决问题 如何减小误差 谢谢观看 Lavf57.25.100 Lavf57.25.100 $$