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

之所以会停下，是因为摩擦阻力 运动与力的关系 力F 要改变物体运动状态 质量m 要保持V的大小方向不变 运动状态改变的难易引入一个什么物理量来表达呢？ 牛顿第一定律 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。 加速度a a与F m一定有关系 内在联系 加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量 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 第二节 探究加速度与力 质量的关系 1.要通过实验探究什么问题？ 控制变量法 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 a与F的关系？ a与m的关系？ 实验思路 2.怎么去设计实验？ ①首先明确要测哪些量？ m a F ②怎么测这些量? 质量m ：天平 F：如何给物体一个恒定且容易测量的外力？ ①打点计时器 ②光电门 ③频闪照相法 ④间接比较法 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 测加速度a 悬挂重物提供恒定的拉力 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 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 测拉力F 用阻力补偿法探究a与F m的关系 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 探究加速度与力 质量的关系 实验数据的记录与分析 1.探究加速度与所受合外力的关系 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表格中。 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 1 2 3 4 5 a F 误差分析 绘制完图像后，有可能出现如下面甲乙两图的情况 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 悬挂物的质量m0要远小于小车质量m 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表格中。 以a为纵轴，m、1/m为横轴建立坐标系。利用图像寻找二者数量关系发现a--m上的点不在一条直线上，a--1/m上的点大致在一条过原点的直线上，说明a与m成反比 实验数据的记录与分析 1 2 3 4 5 a m 1/m 注意事项 1.平衡摩擦力时，调节长木板形成一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着纸带运动。 2.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘及盘内砝码总质量的条件下打出。只有这样，小盘及盘内砝码重力才可视为小车受到的拉力。 3. 改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。 4.作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。 5.作图时两轴标度比例要选择适当。各量须采用国际单位。这样做图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。 就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是(　) A.采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度。这表明，可以通过科技进步使小质量的物体获得大惯性 B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性变小了 C.货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性 D.摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的 小练 正确答案C 实验创新 1.实验方法：控制变量法 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 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 4.数据分析：图像法 （注意：这里的力指的是物体所受的合外力） 小结 实验总结： 物体的加速度a和物体受到的外力F成正比，和物体的质量m成反比。 小结 Lavf58.20.100 $$