4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“探究加速度与力、质量的关系”实验，从运动状态改变切入，通过速度、加速度关联力与质量，以控制变量法为支架，系统展开实验设计与物理量测量教学。 亮点在于融合多种测量方案，如加速度的打点计时器公式、x=1/2at²计算、比值法，力的平衡摩擦与近似处理，结合气垫导轨创新装置，体现科学探究与科学思维。助力学生提升实验能力，教师可高效开展教学。

实验：探究加速度与 力、质量的关系 运动与力的关系 物体运动状态发生改变 速度发生了改变 有加速度 加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？ 力是改变物体运动状态的原因 加速度与质量有关 力是产生加速度的原因 改变运动状态难易与质量有关 实验：探究加速度与力、质量的关系 控制变量法 加速度与力的关系——质量不变 加速度与质量的关系——力不变 1.要通过实验探究什么问题？ 采用什么样的科学研究方法？ 测a、F. 测a、M. 实验：探究加速度与力、质量的关系 2.怎么去设计实验？ 需要什么器材？研究哪个物体？ 明确要测哪些量？ 怎么测这些量？ 物理量的测量 （1）质量的测量： 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。 托盘天平 物理量的测量 （2）加速度的测量： 方法1：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； 物理量的测量 秒表测时间误差大 方法2： 测量物体位移x及时间t，由 计算a。 （2）加速度的测量： 刻度尺 秒表 物理量的测量 方法3：利用比值法。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。 （2）加速度的测量： 物理量的测量 （3）力的测量： F 1)如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？ 直接用弹簧测力计拉小车，可以吗？ 借助定滑轮和钩码来拉! 物理量的测量 (3)力的测量： 2）细线给小车提供的拉力是小车受的合力吗？ 如何才能消除 摩擦力的影响呢？ G FN F Ff 物理量的测量 (3)力的测量： G FN F Ff 3）如何调整装置，能够消除阻力的影响，使绳的拉力就是小车受到的合力呢？ G F FN Ff 物理量的测量 (3)力的测量： G F FN Ff 4）如何用实验方法判断阻力刚好被平衡呢？ 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。 物理量的测量 (3)力的测量： G F FN Ff 5）悬挂的重物的重力大小mg等于绳的拉力F吗？ 加速运动 对重物：mg>F 仅当重物质量m远小于小车质量M时，可认为F = mg 注意事项 平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘中重物的质量，还是改变小车上所加砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 2.实验时要先接通电源后放开小车。 3.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。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 4.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。 5.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，离直线较远的点应该舍去不予考虑。 物理量的测量：气垫导轨法 (3)力的测量： 气垫导轨 气垫导轨法 (3)力的测量： 3）如何调整装置，能够消除阻力的影响，使绳的拉力就是小车受到的合力呢？ 气垫导轨的剖面是中空的铝制型材，两面有两排小孔有压缩空气喷出，使滑块和导轨之间形成空气膜，产生一个近似于没有摩擦的环境。 气垫导轨 挡光片 滑块 压缩空气 光电门 滑块 挡光片 气垫导轨 G FN F 导轨需调到水平！ 这一装置好像不能连接纸带与打点计时器？ 如何得到加速度？ 气垫导轨法 (2)加速度的测量： 气垫导轨 挡光片 滑块 压缩空气 光电门 滑块 挡光片 气垫导轨 仪器显示数据： 两个光电门各自被遮挡时间Δt1、 Δt2 滑块通过两个光电门所需时间t 自行测量数据： 挡光片宽度d 可求得通过两个光电门时的速度v1、v2 并得到这期间的加速度 如何检验 导轨是否水平？ 进行实验 1.加速度与力的关系 同一个小车在不同拉力F作用下的加速度a 小车质量不变 5组数据 数据分析 1.加速度与力的关系 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.146 0.302 0.428 0.592 0.751 F/N O 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 + + + + + 加速度a 与拉力F 成正比 如果a-F 图像如下图所示，有什么结论呢？ 小车质量一定时 进行实验 2.加速度与质量的关系 不同质量的小车在相同拉力F作用下的加速度a 力不变 5组数据 5条纸带 1/m / (kg-1) O 数据分析 0.400 0.500 0.750 1.000 1.200 0.861 0.692 0.470 0.352 0.290 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 + + + + + 2.加速度与质量的关系 m/kg O kg m ·s -2 0.250 0.500 0.750 1.000 1.250 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 + + + + + / kg-1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 化曲为直 加速度a 与小车质量M成反比 当小车所受拉力一定时， 实验结论 在质量一定时，物体加速度的大小跟它受到的拉力成正比，即 a∝F； 在拉力一定时，物体加速度的大小跟它的质量成反比，即a∝。 Lavf58.12.100 $$