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（2019）必修第一册

第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系 第四章 运动和力的关系 docerID:327037375 学习目标 1.学会用控制变量法研究物理规律 2.掌握利用图像法处理数据的方法，探究加速度与力、质量的关系 3.学会与他人合作、交流完成探究过程和结果，提升科学推理论证的能力 2 docerID:327037375 新课导入 日常生活中，我们常见到如图所示情境： 相同推力下，若汽车是空车，则比满载时速度改变快。 若帮忙推车的人越多，推力越大，车的速度改变就越快； 这是为什么呢？ 加速度与力、质量有什么样的关系？ 3 新课讲解 力是改变物体运动状态的原因 F合=0 运动状态不变 速度不变 a=0 F合≠0 运动状态改变 速度改变 a≠0 力是使物体产生加速度的原因 一切物体都具有惯性 质量是惯性大小的唯一量度 F合相同，质量小的速度变化快 质量相同，F合大的速度变化快 加速度是表示速度变化快慢的物理量 加速度与力和质量必定存在着某种联系。 新课讲解 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。 一、实验目的：探究加速度与力、质量的关系 二、实验方法：控制变量法 研究a与F的关系：保持m不变，改变F，得到不同F作用下的a 研究a与m的关系：保持F不变，改变m，得到不同m时的a 新课讲解 三、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、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。 新课讲解 四、物理量的测量 质量m——天平： 以小车为研究对象，可在小车上加砝码以改变质量 加速度a——打点计时器、纸带、木板（轨道）、交流电源、刻度尺 外力F——细绳+重物 将重物的重力近似为小车受到的合外力 新课讲解 如何获得物体的？ 方法二：将打点计时器连在小车上，根据纸带上打出的点计算小车的角速度； 方法一：如果小车做初速度为零的匀加速直线运动，则直接用刻度尺测量位移并用停表测量时间，然后由公式 可算出; 方法三：初速度为零时， ，如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移分别为 x1、x2，则位移之比就等于加速度之比，即 新课讲解 如何提供和测量小车所受的恒力 F 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 我来提供恒力！ 摩擦力对实验有影响吗？ 有 需要消掉摩擦力 新课讲解 平衡摩擦力：把安装有打点计时器的轨道一端垫高，使得小车的部分重力与摩擦力 Ff 平衡 打点计时器 纸带 小车受到细线的拉力可以直接由弹簧测力计读出 或在小车前端增加力传感器 力传感器 新课讲解 粗糙斜面上，用悬吊重物的方法为小车提供拉力, 通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的拉力。 思考1：绳子的拉力等于钩码的重力吗？为什么？ 不等于！因为钩码向下加速，所以绳子的拉力小于钩码的重力。 思考2：什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力？ 当砝码质量比小车质量小得多时，绳子的拉力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力近似等于砝码的重力。 新课讲解 五、实验步骤 1.用天平测出小车的质量m，并把数值记录下来。 2.按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细线)。 新课讲解 3.平衡阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置， 启动打点计时器，直到轻推小车使小车在木板上运动时可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿木板方向的分力等于打点计时器对小车的阻力和长木板的摩擦阻力及其他阻力之和。 新课讲解 5.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上增减砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中。 4.把细线绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上槽码。保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力。处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中。 新课讲解 表1　小车质量一定 拉力F/N 加速度a/(m·s-2)  0.1 0.2 0.3  0.4 0.5 0.6 0.31  0.86 1.28 1.51 1.85 2.27 质量m/kg 加速度a/(m·s-2) 表2　小车所受的拉力一定 184.8 204.8 224.8 244.8 264.8 284.8 0.86 0.75 0.68 0.62 0.55 0.53 新课讲解 六、数据处理 1.m一定时，分析加速度a与拉力F的定量关系 由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，以拉力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a-F图像，如图所示，若图像是一条_____________________，就能说明a与F成正比。 过原点的倾斜直线 拉力F/N  0.1 0.2 0.3  0.4 0.5 0.6 加速度a/(m·s-2) 0.31  0.86 1.28 1.51 1.85 2.27 新课讲解 2.分析加速度a与质量m的定量关系 由表2中记录的数据，以a为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a- 图像，如图所示。若图像是一条 ，说明a与成 ，即a与m成 。 正比 过原点的倾斜直线 反比 质量m/kg 184.8 204.8 224.8 244.8 264.8 284.8 加速度a/(m·s-2) 0.86 0.75 0.68 0.62 0.55 0.53 新课讲解 七、实验结论 F/ N 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 /kg -1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 a/(m·s -2) a/(m·s -2) (1)对同一物体，当m不变时，a与F的关系是二者成 。 (2)对不同物体，当F不变时，a与m的关系是二者成 。 正比 反比 新课讲解 新课讲解 八、注意事项 （1）平衡摩擦时，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，并要让小车拖着打点的纸带运动。 （2）实验时，先接通电源，后释放小车。 （3）为了保证细线的拉力等于小车受到的牵引力，细线要与木板保持平行。 （4）为了充分利用纸带，每次开始时，小车应尽量靠近打点计时器，为防止小车翻到地面，要在小车碰到滑轮前用手挡住小车。 （5）整个实验过程只需平衡一次摩擦。 不管之后是改变砝码盘和砝码的总质量、还是改变小车和砝码的总质量，都不需要再平衡摩擦力 课堂练习 1.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示.实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是( ) A.m远大于M B.m远小于M C.m略大于M D.m略小于M 21 课堂练习 22 课堂练习 2.用图示装置做“探究物体的加速度与力、质量的关系”的实验，下列操作中正确的是( ) A.电火花打点计时器选用8V交流电源 B.平衡摩擦力时将砝码盘通过细线挂在小车上 C.实验中，释放小车与接通打点计时器需同时进行 D.实验中改变小车的质量后，不需要重新平衡摩擦力 23 课堂练习 24 课堂练习 3.完成“探究加速度a与质量m的关系”实验后，小凡得出了加速度与质量成反比的结论。下列图像中，与这一结论相符的是( ) m 25 课堂练习 26 控制变量法 在m一定时，验证a与F的关系 在F一定时，验证a与m的关系 实验器材 实验原理与设计 实验步骤 数据分析 实验结论 测m、F、a 平衡摩擦力 m一定，改变F F一定，改变m 砝码质量远小于小车质量 a－F、a－图像 在m一定时，a与F成正比 在F一定时，a与m成反比 误差分析、注意事项 实验：探究加速度与力、质量的关系 课堂小结 27 感谢观看 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf58.12.100 $$