5.2科学探究：加速度与力、质量的关系 课件-2026-2027学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理课件围绕“科学探究：加速度与力、质量的关系”展开，通过空车与满载车速度改变差异、推力大小影响速度改变等生活实例导入，引导学生提出定量关系问题，以控制变量法为核心，串联实验目的、原理、步骤、数据分析及结论，构建完整探究脉络。 其亮点在于以科学探究为框架，通过平衡摩擦力改进实验、逐差法测加速度、a-F与a-1/m图像分析数据，体现科学思维中的模型建构与科学推理。学生能掌握实验方法提升探究能力，教师可借助结构化内容高效开展实验教学。

第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系 1 ◆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； 车的质量m不变，推力F越大，车的加速度a越大。 推力F不变，车的质量m越小，车的加速度a越大。 物体的加速度与力、质量有什么定量关系？ 2 探究加速度与力、质量之间的关系 【实验目的】 (1)探究加速度与力、质量的关系。 (2)学习用控制变量法探索物理规律。 【实验器材】 带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺。 3 【实验原理与设计】 (1)物体的m如何测量？ (2)物体的如何测量？ . . . . . . . 0 1 2 3 4 5 6 s 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。 (3)如何提供并测量小车所受的恒力问题？ T f 问题3：在探究之间的定量关系实验中，随小车质量的改变而改变，为了操作更方便、准确，该如何改进实验方案？ 问题1：在水平桌面上运动小车的合外力是由什么力提供？ 问题2：如何得到绳子上的拉力及小车所受到的摩擦力 f ？ 近似认为绳子上的拉力等于钩码的重力；小车所受的f等于小车匀速运动时的拉力。 消掉摩擦力 改进后的装置图 木板一端垫高，用重力的分力1将摩擦力f 平衡抵消掉 O 1 小车所受到的合外力等于细线上的拉力 粗糙斜面上，用悬吊重物的方法为小车提供拉力, 通过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。 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。 思考2：什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力？ 控制变量法 保证质量一定，探究加速度与力的关系 保证合外力一定，探究加速度与质量的关系 如何改变合外力的大小？ 通过改变悬挂钩码的数量来改变 通过改变小车上砝码的数量来改变 如何改变运动物体的质量？ 【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.改变砝码的重量，重复以上的步骤几次。 6.控制砝码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 7.设计表格，记录实验数据。 探究加速度与力的关系（小车质量一定） 槽码质量m/g 10 20 30 40 50 60 槽码重力G/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 × × × × × × 在误差允许的范围内，加速度与力成正比。 小车质量一定时: a∝F 探究加速度与质量的关系(F=0.2N，小车所受拉力一定) 小车的质量m/g 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 × × × × × × 1/m(kg-1) 5.41 4.88 4.44 4.08 3.78 3.51 加速度a/(m∙s-2) 0.86 0.75 0.68 0.62 0.55 0.53 × × × × × × 在误差允许的范围内， 加速度与质量的倒数成正比。 小车所受拉力一定时: a∝ 【实验结论】 (注意：这里的力指的是物体所受的合力) 1.m一定，加速度a与F的定量关系： 2.F一定，加速度a与m的定量关系: 加速度与力、质量之间的关系 【注意事项】 1.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。 【误差来源】 1.测量误差：(1)质量的测量； (2)打点间隔距离的测量。 2.操作误差(偶然误差)：(1)拉线或纸带不与木板平行； (2)倾斜角度不当，平衡摩擦力不准。 3.原理误差(系统误差)：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的 拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的 总重力)，存在系统误差。 平衡摩擦力操作不当的三种情况： 1.图(a)中，F≠0，a=0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分(斜面倾角偏小)； 2.图(b)中，F=0，a≠0，知平衡摩擦力过度(斜面倾角偏大)； 3.图(c)中，图线的斜率减小，知质量变大，可知未满足钩码的质量远小于小车的质量，即所挂钩码的质量太大。 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 实验目的、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 科学探究：加速度与力、质量的关系 1.某组同学实验得出数据，画出a−F图如图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是( ) A.实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太小 B.实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太大 C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行 D.实验中不满足“砂桶和砂的总质量远小于小车质量”的条件 B 2.在探究“加速度与力、质量的”关系实验中，关于小车所受的合力，下列叙述正确的是( ) A.小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力 B.小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车的拉力。 C.只有平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力 D.只有平衡摩擦力后,且小车的质量远大于吊盘与砝码的总质量时小车所受合力可以认为等于吊盘和砝码的重力 D $