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，通过知识回顾复习速度、加速度、力等基础概念，以问题链导入引导学生思考实验设计，衔接前后知识，构建运动和相互作用的物理观念学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，涵盖实验目的、方法、步骤及数据处理，科学思维体现在控制变量法运用、a-1/m图像转换分析误差，如通过图像直观得出a与F正比、与m反比结论。助力学生提升探究能力，教师可直接使用完整方案及例题，高效开展教学。

知识回顾 速度是描述物体运动状态的物理量。 加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。 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。 加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。 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 新课导入 控制变量法 探究a 与F、m 的定量关系: 你认为应该如何完成这个探究实验? 研究什么物体? 如何测量该物体受到的力? 如何测量该物体的加速度? 怎样分析数据? 保持小车质量不变，改变槽码的个数改变小车所受的拉力。 保持小车所受的拉力不变，改变砝码个数改变小车质量。 实验：探究加速度与力、质量的关系 实验目的：探究a与F合、m的定量关系。 实验方法：控制变量法。 ①m一定时，改变F合，求a，找a与F合 的定量关系。 ②F合一定时，改变m，求a，找a与m 的定量关系。 实验器材： 物理量的测量： 1.质量的测量：用天平测量 2.加速度的测量： 方法一：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式 a=可算出。 实验：探究加速度与力、质量的关系 t X 2.加速度的测量： 方法二：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度。 方法三：利用比值法。由于x=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。 实验：探究加速度与力、质量的关系 “1”这一点的速度大小为 m/s，纸带的加速度大小为 m/s2。(结果均两位有效数字） 0.46 0.80 实验：探究加速度与力、质量的关系 物理量的测量： 3.力的测量： (1)平衡摩擦力：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。 G FN T f 槽码 Gsinθ G θ θ FN Ff 利用重力的分力Gx平衡摩擦力f Gcosθ 具体操作：先不加细线，轨道无定滑轮一端垫高，使小车连同纸带下滑， 若纸带上打出点间隔相等，则为匀速下滑，从而消除摩擦力 的影响。 物理量的测量： 3.力的测量： (2)满足盘和砝码总质量（m）远小于小车质量（M）（M >>m），可以把盘和砝码总重力当成拉力。 (3)注意事项： ①多次测量，摩擦力 只需要平衡一次摩擦； 实验：探究加速度与力、质量的关系 T≠mg T a 槽码 实验步骤： （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。 实验：探究加速度与力、质量的关系 实验：探究加速度与力、质量的关系 数据记录 探究加速度与合力的关系： 探究加速度与质量的关系： 如何更直观地判断变量间的关系？ ——在坐标系中描点作图 实验：探究加速度与力、质量的关系 数据处理 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 当小车质量不变时 次数 F/N a/m ·s -2 1 0.10 0.146 2 0.20 0.302 3 0.30 0.428 4 0.40 0.592 5 0.50 0.751 探究加速度与合力的关系 如何更直观地处理数据？ 实验：探究加速度与力、质量的关系 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 当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2 (kg -1) 1 0.400 0.861 2.50 2 0.500 0.692 2.00 3 0.750 0.470 1.33 4 1.000 0.352 1.00 5 1.200 0.290 0.83 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 数据处理 实验：探究加速度与力、质量的关系 实验：探究加速度与力、质量的关系 实验结论 (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 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 m 一定时，a ∝ F F一定时，a ∝ 1/m 注意事项 (1)要使砂(砝码)和小桶(盘)的总质量远小于小车的总质量（m＜＜M）。 (2)补偿阻力(只平衡一次)时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点记时器的限位孔。 (3)调节木板上的滑轮使拉小车的细线要与长木板平行。 (4)起初小车应靠近打点计时器处，且先接通电源再释放小车。 (5)注意不要让小车撞到定滑轮。 实验：探究加速度与力、质量的关系 误差分析： （1）若平衡阻力时,木板垫起的倾角过小，则a-F、a-图像分别如甲图①、乙图②所示。 （2）若平衡阻力时,木板垫起的倾角过大,则a-F、a-图像分别如甲图③、乙图④所示。 平衡摩擦力不足 平衡摩擦力过渡 实验：探究加速度与力、质量的关系 误差分析： （3）若实验中没有满足小车(含砝码)质量m远大于槽码质量m0,则a-F、a-图像分别如图丙、丁所示。 实验：探究加速度与力、质量的关系 【例题】在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，某小组在实验室组装了如图甲所示的装置。小车及其上所放砝码总质量为M，砂和小桶总质量为m。要完成该实验，请回答下列问题： （1）关于该实验以下说法正确的是__________ A．安装实验器材时，要调节定滑轮的高度，使细线与长木板平行。 B．平衡摩擦力时，撤去砂桶，轻推小车，接通打点计时器的电源，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。 C．实验过程中，向砂桶内加砂时，必须保证砂和砂桶的总质量m远小于小车与砝码的总质量M。 D．改变小车总质量时，必须要重新进行平衡摩擦操作。 AC （2）图乙是按照规范操作的某次实验得到的一条纸带，已知打点计时器的工作频率为50Hz，则打下点C时滑块的瞬时速度Vc=___________；滑块的加速度a=___________m/s2。（结果均保留2位有效数字） （3）在探究a与F的关系时，作出了图线如图丙所示，该图线不过原点的主要原因是_____________________________________________________； 0.71 0.72 平衡摩擦时木板倾角太小或未平衡摩擦力 （4）最终该同学所得小车运动的a-F图像如图丁所示，从图中我们可以看出图像是一条经过原点的直线。根据图像可以确定下列说法中错误的是______； A．本实验中小车质量一定时，其加速度与小车受力成正比 B．当槽码足够大时小车的加速度可能大于重力加速度 C．可以确定小车的质量是0.5kg  B  （5）另一同学按照相同的步骤做了上述实验，画出a-F图像后，发现当F较大时，图线发生弯曲。你认为造成图线弯曲的原因是______。 A．平衡摩擦力不足 B．平衡摩擦力过大 C．不满足槽码质量远小于小车质量 D．操作错误 C 谢谢聆听 Lavf58.12.100 $