人教版（2019）高中物理必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课件.pptx

4.2 探究加速度与力、质量的关系伽利略终结延续千年的关于运动的错误认识运动需要力的维持.牛顿将其抽象概括为一条物理定律牛顿第一定律.加速度描述物体运动状态变化的快慢，而力是改变物体运动状态的原因，惯性与质量有关.加速度、质量和合力三者间必然存在某种关联.本节通过实验探究三者的关系.2定性探究三者关系演示实验 木板、小车、木块 甲 乙问题：哪种情况小车的加速度较大？小车受到的合力较大？说明分析过程.m不变，a与合力F 有何关系？定性探究三者关系演示实验 木板、小车、木块、钩码问题：哪种情况小车的加速度大？你是如何判断的？丙丁合力F不变，a与m 有何关系？一、猜想假设o假设1：m保持不变，a与F成正比，aFo假设2：F保持不变，a与m成反比，aF为物体受到的合力.(自然偏爱简洁，从简单关系开始研究)m1研究思路：研究思路：小车在重物牵引下做匀加速直线运动？1.如何测量小车质量？如何改变车的质量？天平测质量或用弹簧测力计测出重力天平测质量或用弹簧测力计测出重力2.如何测量小车匀加速运动的加速度?小车连接打点计时器，逐差法计算加速度小车连接打点计时器，逐差法计算加速度3.如何提供并度量小车受到的合力F？二、设计实验问题：小车受到哪些力？合力是多少？车的合力F=T-f如何解决阻力f 的问题？有哪些解决方案?纸带打点计时器mgFNT f木块沿斜面匀速下滑的条件是什么？重力沿斜面的分力与阻力有何关系？Gsin=Gcos =tan G fFN能用这种方法抵消小车及纸带的阻力吗？平衡摩擦力平衡摩擦力：调节导轨倾角，小车连接纸带,不连接钩码.轻推小车，若小车能沿导轨做匀速运动,说明阻力恰好被平衡.钩码(质量设为m0)做匀加速直线运动，细线张力Tm0g.若m0m(车的质量)，T m0gTm0g三、实验原理1、实验装置2、实验器材：电火花计时器、纸带、小车、导轨(带滑轮)、砝码若干、细线、刻度尺3、实验步骤 在小车上放几个砝码增加小车质量,记录数值m平衡摩擦力:安装实验器材,调整导轨一端高度,使得轻推小车(小车连接纸带)后能够做匀速直线运动接通电源,用一元硬币牵引小车运动,打点结束关闭电源；取下纸带,选择、标记计数点.保持小车的质量m 不变，改变小桶中硬币数目(每次增加2枚硬币).先接通电源,后释放小车.重复实验5次.在纸带上标记硬币个数.标记计数点，用刻度尺测量各计数点坐标，将数据记录在表格中.用逐差法(或绘制v-t 图像)计算各条纸带的加速度.保持小桶硬币数不变(3枚).在小车上增加1个砝码,测出其总质量M.先接通电源,打点稳定后,再释放小车.每次增加1个砝码,重复实验5次.根据打点情况合理选择计数点,在纸带上标记小车质量.测量各计数点坐标,计算各条纸带的加速度，记录于表格.四、数据分析o研究a 和F关系数据记录表格实验各计数点坐标/cmT/sa/(ms-2)硬硬币/个个012345612345质量m不变，若a与F成正比，数据点(ai，Fi)近似在一条过原点的直线.F/Na/(ms-2)O合理标记坐标轴单位，须：容得下所有数据；图像占据坐标纸较大面积.o研究a 和m关系数据记录表格实验各计数点坐标/cmT/sa/(ms-2)m/kg0123456123451 m/kg-1思考与讨论：某同学绘制的a-m图像如图，该同学认为从图像可以得到：合力不变，a与m成反比.如何评价该同学的观点？0.10.20.30.411.522.53m/kga/(ms-2)根据数学表达式，巧妙利用数学技巧将非线性关系化为线性关系，是物理学常用的研究方法.maOaO1 m五、误差分析o系统误差细线张力T m0g；电源频率变化；o偶然误差质量测量；距离测量；标记数据点；o减小误差方法偶然误差可通过多次测量取平均值降低(例如多次测量小车质量，取质量的平均值)课堂小结o实验原理平衡摩擦力 Tm0g (m0m)o实验步骤o数据分析：a-F图像 a-1/m 图像