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

1、牛顿第一定律： 2、惯性体现物体运动状态改变的难易程度 3、惯性由哪个物理量来度量？ 4、运动状态由哪个物理量来描述？ 复习回顾 物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化 力 运动状态变化 速度变化 产生加速度 力是产生加速度的原因 大货车空车和满载货物 加速快慢不一样？加速度与质量有关 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 一、【实验目的】 定量分析a、F合、m的关系。 二、【实验方法】 F一定时，a与m的定量关系 m一定时，a与F的定量关系 控制变量法 三、【实验器材】 打点计时器，纸带，小车，带定滑轮的长木板，小盘和砝码， 细绳，交流电源，导线，天平，刻度尺． ◆．实验设计: 参考方案一：用打点计时器探究 小车： 研究对象，天平称其质量M. 打点计时器：测量小车运动过程中的加速度a. 砝码盘和砝码：重力mg提供拉力 合力 F = ? G FN F f 平衡摩擦力： G G1 FN f G1平衡摩擦力 f 1、小车不挂牵引绳。要连接纸带、打点计时器。 2、小车不受牵引，沿木板匀速运动，平衡摩擦力完成。 3、改变钩码盘、小车质量，都不需要重新平衡摩擦力。 m << M ，当钩码质量 远小于 小车质量时 可近似认为小车所受的 拉力F 等于 钩码mg 拉力F mg M 四、【实验步骤】 1．用天平测出小车M、小盘与砝码的总质量m． 2．安装实验装置，小车上装好纸带，穿过计时器限位孔， 调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。 3．控制小车质量不变，细线将砝码盘与小车相连 （小盘质量远小于小车质量），接通电源，释放小车，测出一组数据。 4．改变小盘内砝码个数，多测几组数据。算纸带对应的 加速度的值。 5．保持小盘内砝码个数不变，改变小车质量，再测几组数 据。算纸带对应的加速度的值。 F/ N a/m·s -2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 小车质量不变 次数 F/N a/m ·s -2 1 2 3 4 5 0.10 0.146 0.20 0.302 0.30 0.428 0.40 0.592 0.50 0.751 1. 探究加速度与合力的关系 如何更直观地处理数据？ 五、【数据处理】 m/ kg a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 拉力不变 次数 m/kg a/m ·s -2 1 2 3 4 5 1/m (kg -1) 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 2. 探究加速度与质量的关系 (kg -1) a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 五、【数据处理】 实验结论 m 一定时，a ∝ F F一定时，a ∝ F/ N a/m·s -2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 (kg -1) a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 六、【注意事项】 (1)打点计时器要固定在长木板远离滑轮的一端。 (2)调节定滑轮，使拉小车的细绳和板面平行。 (3)实验时要将小车靠近打点计时器，先接通电源再释放小车。 (4)作图像时，点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较 远的点是错误数据，舍去不予考虑。 ①平衡摩擦力 ②钩码质量 m ≪ M 小车质量 有两位同学通过测量作出 a－F 图象，如图甲、乙所示。试分析： A 图线不通过坐标原点的原因是 ______________________________________； A 图线上部弯曲的原因是 ____________________________________________； B 图线在纵轴上有截距的原因是 _________________________。 没有平衡摩擦力 或 摩擦力平衡不够 未满足沙和沙桶质量 m 远小于小车的质量 M 平衡摩擦力过度 (1) 小车质量 M 和沙及桶的质量 m 分别选取下列几组数值。应该用哪组效果会好 (　　) A. M＝500 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g B. M＝500 g，m 分别为 20 g、30 g、40 g、 50 g C. M＝200 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g D. M＝200 g，m 分别为 30 g、40 g、50 g、 60 g B 例 2. 物体的质量一定，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如图所示。则下列说法中正确的是 (　　 ) A. 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B. 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C. 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D. 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 A D 2. 在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时， 某学生将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有两个明显的错误，请你指出来： （1） （2） 没有平衡摩擦力 打点计时器应使用交流电源 A．用天平称出小车和沙桶及内部所装沙子的质量； B．按图装好实验器材； C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶； D．将电磁打点计时器接在 6 V 电压的蓄电池上，接通电源， 放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸 带上标明小车的质量； E．保持沙桶及其中沙子的质量不变，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-­M 关系。 (1)如图乙所示为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为 50 Hz，根据纸带可求出电火花 计时器打 B 点时的速度大小为 m/s，小车的加速度大小为 m/s2。(结果均保留两位有效 数字) 请继续帮助该同学作出坐标系中的图像 当钩码质量 远小于 小车质量时 可认为 拉力F 等于 钩码mg 拉力F mg M 当牵引绳接“力学传感器”或“弹簧测力计”时， 拉力可直接测出。 故不需要满足重物质量远小于小车质量 实验方案二： $$