2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第4章运动和力的关系4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课件

2实验：探究加速度与力、质量的关系\n复习回顾1、牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止.2、惯性体现物体运动状态改变的难易程度,其大小由什么决定？物体的质量是惯性大小的唯一量度.质量越大,运动状态越不容易改变.\n思考：1、物体的加速度a可能和哪些因素有关?MFmFM>m结论：当力一定时,物体的加速度随着质量的增大而减小.\nMF1MF2F1>F2结论：当物体质量一定时,物体的加速度随着力的增大而增大.\n2、加速度a与力F、质量m存在怎样的定量关系呢?m一定,a∝F；F一定,a∝1/m.假设和猜想：\n一、确定研究方法应该采用什么样的物理方法来研究a与F、m的定量关系呢?保持m不变,研究a与F的关系;保持F不变,研究a与m的关系.研究方法：控制变量法\n二、实验设计实验器材:打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺.\n用天平测出小车的质量m从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a钩码的总重力G当作小车受到的拉力F\n实验步骤：1．用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0,并把数值记录下来．2．按上图将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．平衡摩擦力,把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板,反复移动其位置,直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．\n4．将重物通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g(即小车受到的合力F)5．保持小车的质量不变,改变所挂重物的重力,重复步骤4,多做几次实验,每次小车从同一位置释放,并记录好相应纸带及重物的重力m1g、m2g、……(填入表格)\n6．保持小车所受合外力不变,在小车上加放砝码,并测出小车与所放砝码的总质量M1,接通电源,放开小车用纸带记录小车的运动情况,取下纸带并在纸带上标上号码．7．继续在小车上加放砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码．(记录的数据填入表格)\nF/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.58、数据处理当小车质量不变时次数F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751如何更直观地处理数据？\nm/kga/ms-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2次数m/kga/m.s-212345/kg-12.502.001.331.000.83a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m10.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.290当拉力不变时m1\n注意事项(1)在本实验中,必须平衡摩擦力,方法是将长木板的一端垫起,而垫起的位置要恰当．在位置确定以后,不能再更换倾角．(2)改变m和M的大小时,每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器,而且先通电再放小车．(3)作图时,要使尽量多的点在直线上,不在直线上的点应对称分布在直线的两侧,误差较大的舍去.\n其他设计方案以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材,研究小车的运动.\n例题：实验后根据实验数据作出了a—F关系图线如图甲、乙所示；请分析其原因各是什么？甲乙没加拉力就产生了加速度,说明导轨有定滑轮的一端低,另一端高,导轨与水平面的夹角太大.当加一定的拉力后,还没产生加速度,说明有较大的摩擦力影响,说明还没有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足.\n1．按实验要求装置好器材后,应按一定步骤进行实验,下列操作步骤的安排顺序不尽合理,请按合理的顺序将字母代号填写在下面横线上____________________．A．保持砂桶里砂子的质量不变,在小车里加砝码,测出加速度,重复几次．B．保持小车质量不变,改变砂桶里砂子的质量,测出加速度,重复几次．DCEBAGF\nC．用天平测出小车和小桶的质量．D．平衡摩擦力,使小车近似做匀速直线运动．E．挂上小桶,放进砂子,接通打点计时器的电源,放开小车,在纸带上打下一系列的点．F．根据测量的数据,分别画出a-F和a-m图象G．在每条已打点的纸带上,选取比较理想的部分,算出加速度．\n2．如图是某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是()A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小AD\n3．关于力和运动的关系,下列说法中正确的是()A.物体的速度不断增大,表示物体必受力的作用B.物体的位移不断增大,表示物体必受力的作用C.物体朝什么方向运动,则这个方向上物体必受力的作用D.物体的速度大小不变,则其所受的合力必为零A\n4、某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz,纸带的记录如图4-2-9所示,图中前几个点模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=m/s,vC=m/s,vD=m/s,vE=m/s,由此测得小车的加速度a=m/s20.2530.3280.4030.4780.75\n5．图为“探究加速度与力、质量的关系”实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带,纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔为0.1s,各计数点间距离如图中所示,单位是cm．小车的加速度是多少？\n解析：x1＝2.80cmx2＝4.40cmx3＝5.95cmx4＝7.60cmx5＝9.15cmx6＝10.75cm\n1、要平衡小车的摩擦力;2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量;3、图象法处理实验数据技巧.0aF0amm1