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

第四章 运动和力的关系 第2节　实验：探究加速度与力、质量的关系 学习目标 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？ 课堂引入 加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？ 一、实验思路——控制变量法 二、物理量的测量 1.质量的测量：用______测量，在小车中__________的数量，可改变小车的质量。 2.加速度的测量 方法2：利用打点计时器打出的纸带测量小车的加速度a。 “逐差法”求解加速度 Δx＝aT2，xm－xn＝(m－n)aT2(m＞n) 天平 增减钩码 刻度尺 秒表 3.力的测量 把木板的一侧垫高，以平衡小车受到的阻力，小车所受的拉力近似等于槽码所受的总重力。 三、实验器材 电磁打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、垫木、槽码、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。 1.用天平测出小车的质量。 2.安装好实验装置，平衡摩擦力。 3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。 4.先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带，并记下钩码重量。 5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。 6.控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 7.设计表格，记录实验数据。 四、实验步骤 五、数据处理 1.分析加速度和力的关系 依据表格1，以加速度a为纵坐标，外力F为横坐标，作出a－F关系图像，如图所示，由此得出结论。 表格1(小车的质量一定，加速度与受力的关系) 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1     2     3     4     …     表格2(小车受到的外力一定，加速度与质量的关系) 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车与钩码总质量m/kg 小车与钩码总质量的倒数m(1)/kg－1 1       2       3       4       …     2.分析加速度和质量的关系 3.实验结论 (1)保持小车质量不变时，小车的加速度a与所受合力F成正比。 (2)合力F不变时，小车的加速度a与其质量m成反比。 依据表格2，以加速度a为纵坐标，以小车及钩码的总质量m或为横坐标作出a－m或a－关系图像，如图所示，说明加速度与质量m成反比。 六、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.在平衡阻力时，不要悬挂槽码，但小车应连着纸带且接通电源。用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，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.改变槽码的质量过程中，要始终保证槽码的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的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。 实验视频 （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: 实验结论 加速度与力、质量之间的关系： 1. 利用气垫导轨探究 创新方案 不需要平衡摩擦力 弹簧测力计的示数的两倍就等于小车所受到的拉力 2. 利用弹簧测力计(水平悬挂)探究 创新方案 弹簧测力计的示数就是小车所受到的拉力 3. 利用弹簧测力计(竖直悬挂)探究 创新方案 力传感器示数的两倍就等于小车所受到的拉力 4. 利用力传感器探究 创新方案 1.学会用控制变量法探究物理规律。 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.能通过实验数据及图像得出加速度与力、质量的关系。 方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，用_________测量小车移动的位移x，用_____测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝_____计算出加速度a。 当题目中给出的数据有偶数个时，把全部数据分为两大组计算，例如 a＝eq \f(（x6＋x5＋x4）－（x3＋x2＋x1）,9T2) 纸带中每个数据都得到利用，实验误差较小。 方法3：让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动，在相等的时间内，由x＝eq \f(1,2)at2知eq \f(x1,x2)＝eq \f(a1,a2)，把测量加速度转换成测量位移。 Lavf58.12.100 $$