4.2 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教科版必修第一册

该高中物理课件聚焦“探究加速度与力、质量的关系”实验，通过问题式预习从牛顿第一定律的惯性与力的矛盾切入，引出加速度物理量，搭建控制变量法、物理量测量的学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点是任务型课堂与创新实验结合，原型实验通过纠错（如平衡摩擦力、打点计时器电源）强化科学探究，创新方案（气垫导轨、力传感器）拓展思路，数据处理用a-1/m图像化曲为直培养科学思维，助力学生掌握实验方法，教师可直接用于教学提升效率。

现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第四章　牛顿运动定律 2　探究加速度与力、质量的关系 2　探究加速度与力、质量的关系 【栏目】任务构建 1 学习任务目标 2　探究加速度与力、质量的关系 2 问题式预习 1．牛顿第一定律揭示了物体运动的一对矛盾： (1)____是指物体保持原有运动状态不变的属性，与____有关。 (2)__会产生改变物体运动状态的作用效果。 2．______反映物体运动状态变化的快慢。 惯性 质量 力 加速度 2　探究加速度与力、质量的关系 3 1．实验的基本方法——控制变量法 (1)探究加速度与力的关系：保持小车质量不变，分析加速度与力之间的定量关系。 (2)探究加速度与质量的关系：保持小车所受的力不变，分析加速度与质量之间的定量关系。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 4 2．物理量的测量 (1)质量的测量：用天平测量。在小车中增减砝码的数量可改变小车的质量。 (2)加速度的测量：利用打点计时器测加速度。 (3)力的测量 ①消除摩擦力的影响(平衡摩擦力) 将木板适当倾斜一定角度，使小车在不受拉力作用时能做匀速直线运动。此时，摩擦力与小车所受重力在平行于木板方向上的分力平衡。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 5 ②在托盘与砝码的质量比小车的质量小得多时，可认为小车所受的拉力近似等于托盘与砝码所受的总重力。 ③使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不需要使托盘和砝码的总质量远小于小车的质量。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 6 小车、托盘、砝码、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，实验装置如图所示。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 7 任务型课堂 √ 2　探究加速度与力、质量的关系 8 C. 在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可 D. 在探究加速度与力的关系时，作aF图像时，应该用折线将所描绘的点依次连接 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 9 2．用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下： A. 用天平分别测出小车和小桶及内部所装沙子的质量； B. 按图示安装好实验器材； 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 10 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电压为6 V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. 保持小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图像，并由图像确定加速度与质量之间的关系。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 11 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是__________________，该步骤应排在________之后。 (2)在上述步骤中，有错误的是________，应把______________改为________________。 (3)在上述步骤中，处理不恰当的是______，应把________改为________。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 12 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 13 [特别提醒] 实验中的注意事项 (1)平衡摩擦力时不要挂托盘和砝码，整个实验平衡摩擦力后，不管以后是改变所挂砝码的个数，还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 (2)实验中必须满足小车的质量远大于托盘和砝码的总质量，只有如此，托盘和砝码的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 (3)作图像时，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，离直线较远的点是错误数据，可舍去，不予考虑。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 14 3．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图(交流电的频率为50 Hz)。 (1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2。(结果保留2位有效数字) 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 15 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 16 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 17 (3)保持小车质量不变，改变沙和沙桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图像，如图丁所示。该图像不通过原点，请你分析其主要原因是__________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 18 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 19 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 20 (3)由题图丁分析可知，当加速度a为零时，拉力F并不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 21 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 22 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 23 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 24 4．如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，遮光条的宽度为d，滑块与遮光条的总质量为M，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，钩码的质量为m，每次滑块都从A位置由静止释放。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 25 (1)实验时，接通气源，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，已知A位置到光电门的距离为L，用d、t、L表示滑块运动的加速度 a＝________。 (2)下列不必要的一项实验要求是______________________________ _________________________________。 A. 应使滑块与遮光条的总质量远大于钩码和力传感器的总质量 B. 应使A位置与光电门间的距离适当大些 C. 应将气垫导轨调节水平 D. 应使细线与气垫导轨平行 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 26 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 27 (2)拉力可直接通过力传感器测得，与滑块的质量和钩码的质量大小无关，A是不必要的；应使A位置与光电门间的距离适当大些，这样有利于减小误差，B是必要的；应将气垫导轨调节水平，且保持细线与气垫导轨平行，这样拉力才等于合力，C、D是必要的。故本题应选A。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 28 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 29 5．(2025·山东卷)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 30 部分实验步骤如下： (1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d＝_______(选填“5.00”或“1.00”)cm的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 (2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计上分别读取遮光片经过光电门1和光电门2时的速度v1＝0.40 m/s、v2＝0.81 m/s，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间间隔Δt＝1.00 s，计算小车的加速度a＝________m/s2。(结果保留2位有效数字) 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 31 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出a－F图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应________(选填“增大”或“减小”)轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为________(选填“kg”或“kg-1”)。 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 32 Δ 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 33 答案：(1)1.00　(2)0.41　(3)增大　(4)kg-1 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 34 [特别提醒] 其他常见实验方案 问题式预习 任务型课堂 课后素养评价 2　探究加速度与力、质量的关系 35 $