4.2实验：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，通过自行车蹬车加速差异和载人减速现象导入，引导学生猜想加速度与力、质量的关系，搭建运动和相互作用观念的学习支架。 其亮点在于以控制变量法为核心，结合图像法（化曲为直处理a-1/m关系）和误差分析（阻力补偿、槽码质量条件），培养科学思维与探究能力。学生通过规范实验操作和数据处理提升能力，教师可借助清晰流程高效教学。

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 人教版（2019）高中物理 必修第一册 第四章 运动和力的关系 1.理解控制变量法的实验研究思想，掌握实验的基本原理与操作流程。 2.能正确使用打点计时器测量加速度，规范完成实验操作与数据记录。 3.掌握图像法处理实验数据的方法，理解“化曲为直”的物理思想，能归纳加速度与力、质量的定量关系。 4.能分析实验的主要误差来源，了解减小实验误差的基本方法。 同一辆自行车，用力蹬时加速快，轻蹬时加速慢；同样的力气骑车，单人骑加速快，载人后加速明显变慢。 思考：物体加速度，由什么因素决定？ 猜想：加速度可能和力、质量存在定量关系，它们之间究竟是什么关系？ 一、探究加速度与力、质量的关系 一、探究加速度与力、质量的关系 1.学会用控制变量法探究物理规律。 2.探究加速度与力、质量的关系。 3.掌握利用图像处理实验数据的方法。 实验目的 一、探究加速度与力、质量的关系 1.探究加速度与力的关系：控制物体的质量m不变，测量物体在不同的力F作用下的加速度a，分析a与F的关系； 2.探究加速度与质量的关系：控制物体所受的力F不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度a，分析a与质量m的关系。 实验思路——控制变量法 一、探究加速度与力、质量的关系 1.质量的测量：天平 2.加速度的测量 方法①：对于初速度为零的匀加速直线运动，可以测量出位移x和时间，然后由a=算出加速度。 方法②：利用打点计时器打出纸带，由x=a来计算加速度。 物理量的测量 一、探究加速度与力、质量的关系 方法③： 由a=可知，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、 ，则位移之比就等于加速度之比，即= 3.力的测量：根据等效代法，实验中作用力F的含义可以是物体所受的合力。 一、探究加速度与力、质量的关系 用悬挂槽码的方法为小车提供拉力、把木板的一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。测出槽码的总重力、它近似等于小车运动时所受的拉力， 实验装置 一、探究加速度与力、质量的关系 1.用天平测出小车的质量，并记录数值。 2.按图将实验器材安装好（小车上不系绳）。 3.阻力补偿：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂槽码的情况下，能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。 实验步骤 Mg Mg=μMg 绳上的拉力小车所受的合力。 纸带上打出的点是均匀的，说明做匀速直线运动。 补偿阻力时不要挂槽码，整个实验补偿了阻力后，不管以后是改变槽码的质量，还是改变小车上所加重物的质量，都不需要重新补偿阻力。 一、探究加速度与力、质量的关系 4. 把小车停在靠近打点计时器处，挂上槽码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。计算槽码的重力，即小车所受的拉力，由纸带计算出小车的加速度，并把槽码的重力和对应的加速度记录在表格中。 5.改变槽码的个数，重复步骤4，并多做几次，将对应的重力和加速度也记录在表格中。 实验次数 1 2 3 4 5 6 槽码的重力F/N 加速度a/（m/） 用槽码的重力作为小车受到的合力的两个前提： 1.补偿了阻力； 2.小车和小车上砝码的总质量远大于所挂槽码的质量。 拉小车的细绳一定要和板面平行。 一般将M>10m视为远大于。 一、探究加速度与力、质量的关系 6.保持小车受的拉力不变，通过增减小车中的重物改变小车的质量，让小车在木板上运动打出纸带。计算小车上的重物和小车的总质量，并由纸带计算出小车对应的加速度，把相应数据记录在表格中。 7.改变小车中重物的质量，重复步骤6，并多做几次，将对应的质量和加速度也记录在表格中。 实验次数 1 2 3 4 5 6 小车和重物的总质量m/kg 质量的倒数/ 加速度a/（m/） 一、探究加速度与力、质量的关系 1.研究加速度a和力F的关系 以加速度a为纵坐标、力F为横坐标建立直角坐标系，根据测量数据在坐标纸上描点，然后作出图像。 数据处理 描点要准确，要使尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线的两侧，远离直线的点直接舍去。 一、探究加速度与力、质量的关系 2.研究加速度a与质量的关系 以加速度a为纵坐标、质量m为横坐标建立直角坐标系，作出图像。 一、探究加速度与力、质量的关系 因为a-m图像是曲线，判断a与m是否为反比关系较难，若a和m成反比，则a与必成正比，我们采用“化曲为直”的方法，以a为纵坐标、为横坐标，作出a- 图像。 一、探究加速度与力、质量的关系 1.物体的质量m不变时.物体的加速度a与力F成正比。 2.物体所受的力F不变时，物体的加速度a与质量m成反比。 实验结论 一、探究加速度与力、质量的关系 1.实验原理不完善引起的误差 实验中用槽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槽码的总重力，存在系统误差）。 误差分析 拉力F很大时AB段明显偏离直线，说明此时悬挂的槽码的总质量不满足远小于小车和车中重物的总质量的条件。 一、探究加速度与力、质量的关系 2.阻力补偿不准造成的误差 如果阻力补偿不准，实验中作出的a-F或a- 图像将不过原点。 说明阻力补偿时倾角过大，即拉力F=0时已产生加速度，其加速度是由“小车重力沿斜面向下的分力”产生的。 说明阻力补偿时倾角过小或没有阻力补偿，因为拉力为时才开始产生加速度。 一、探究加速度与力、质量的关系 一、探究加速度与力、质量的关系 1.某同学利用如图甲所示的装置探究物体的加速度a与所受合力F的关系。 (1)该同学通过实验得到如图乙所示的a-F图像，造成这一结果的原因是________。 平衡摩擦力过度 (2)如图丙所示的纸带，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，_____cm，由此可算出小车的加速度大小为a=______（此空保留2位有效数字，已知打点计时器的电源频率为）50Hz。 1.80 5.0 (3)在探究加速度a和小车质量M的关系时，由于没有能够始终满足（m为小桶及砝码的总质量）的条件，结果得到的图像应该是如图中的（　　） D 课堂小结 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 一、实验方法：控制变量法 1.质量不变，探究a与F的关系 2.力不变，探究a与m的关系 二、实验原理 1.合力：平衡摩擦力后，绳的拉力等于小车合力 2.拉力近似：槽码质量远小于小车质量，F≈mg 3.加速度：打点计时器+逐差法测量 三、数据处理：图像法 1.a-F图像：过原点直线→a∝F（m一定） 2.a-1𝑚图像：过原点直线→a∝1𝑚（F一定） 四、实验结论 m一定时，a与F成正比；F一定时，a与m成反比 本节内容结束！ $