实验：探究加速度与力、质量的关系课件 2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.pptx

牛顿第一定律牛顿第一定律知识回顾知识回顾一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。揭示力与运动的关系揭示力与运动的关系 力是改变物体运动状态原因力是改变物体运动状态原因 力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因 4.2 4.2 探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系一、基本问题一、基本问题1.1.实验要说明什么问题实验要说明什么问题?3.3.如何由实验得出结论如何由实验得出结论?2.2.怎么设计这个实验怎么设计这个实验?a a与与F F关系关系?a a与与m m关系关系?测量哪些量测量哪些量?怎么测量怎么测量?数据处理数据处理-图像图像控制变量法控制变量法 a、F、m m-m-a-a-F F-天平天平打点计时器打点计时器物体所受的合力物体所受的合力4.24.2探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系二、关键问题二、关键问题1.1.实验的装置是怎样的实验的装置是怎样的？FFfMgFN 2.2.实验中实验中我们需要使小车做匀加速直线运动，所以必须我们需要使小车做匀加速直线运动，所以必须要使绳拉小车的力成为小车受到的合力，否则还要计算滑动要使绳拉小车的力成为小车受到的合力，否则还要计算滑动摩擦力，使问题复杂化，那么怎样抵消摩擦力的影响呢？摩擦力，使问题复杂化，那么怎样抵消摩擦力的影响呢？FFfMgFN 2.2.实验中实验中我们需要使小车做匀加速直线运动，所以必须我们需要使小车做匀加速直线运动，所以必须要使绳拉小车的力成为小车受到的合力，否则还要计算滑动要使绳拉小车的力成为小车受到的合力，否则还要计算滑动摩擦力，使问题复杂化，那么怎样抵消摩擦力的影响呢？摩擦力，使问题复杂化，那么怎样抵消摩擦力的影响呢？平衡摩擦力平衡摩擦力 MgcosMgsinFNFfGFNFfMgF 3.3.实验中实验中我们如何检验是否恰好平衡摩擦力？我们如何检验是否恰好平衡摩擦力？将小车放在长木板上，轻轻一推，通过纸带上打出的点间距将小车放在长木板上，轻轻一推，通过纸带上打出的点间距是否均匀判断小车是否恰好平衡摩擦力。是否均匀判断小车是否恰好平衡摩擦力。注意：注意：检验时要在小车后挂上纸带但不要在小车上挂上检验时要在小车后挂上纸带但不要在小车上挂上装砝码的小盘。装砝码的小盘。MgcosFNFfMgMgsinMgsin=MgcosMgsin=Mgcos 4.4.实验中实验中恰好平衡摩擦力后，当在下一组的实验中改变恰好平衡摩擦力后，当在下一组的实验中改变小车的质量小车的质量M M得到多组得到多组a a、M M的实验数据时，是否需要重新平的实验数据时，是否需要重新平衡摩擦力？衡摩擦力？5.5.实验中实验中恰好平衡摩擦力后，可以保证小车的合外力是恰好平衡摩擦力后，可以保证小车的合外力是由绳的拉力提供的。小盘与小车一起共同做匀加速运动，显由绳的拉力提供的。小盘与小车一起共同做匀加速运动，显然绳的拉力是小于小盘和砝码总的重力，那么实验中为什么然绳的拉力是小于小盘和砝码总的重力，那么实验中为什么可以认为小盘和砝码的总重力是近似等于绳的拉力的？可以认为小盘和砝码的总重力是近似等于绳的拉力的？a a mm,Mm,只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。小车受到的拉力。3.一先一后一靠近：改变拉力和小车质量后，每次开始时小一先一后一靠近：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车。车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后放开小车。七、误差分析七、误差分析 1.1.系统误差：系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力本实验用小盘和砝码的总重力mgmg代替小车的拉力，而实际代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。小盘和砝码的上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小。2.摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行等都会引起误差。准确、纸带和细绳不严格与木板平行等都会引起误差。小结小结探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系1.1.研究方法：研究方法：2.2.数据处理方法：数据处理方法：3.3.结论：结论：控制变量法控制变量法图象法图象法a F a 1/m方案二：方案二：比较法比较法方案二：方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、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。天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。1.1.怎样测量（或比较）物体的加速度？怎样测量（或比较）物体的加速度？2.2.怎样提供和测量物体所受的拉力怎样提供和测量物体所受的拉力F F？1 1、控制、控制m m相同，探讨相同，探讨加速度加速度a a与与F F的关系的关系实验方案原理：如图所示实验方案原理：如图所示x1x2F1F2F F1 1,F F2 2，在相同的时间内在相同的时间内:x1=a1t2x2=a2t2a1/a2=x1/x2测量出测量出x x1 1、x x2 2 2 2、控制、控制F F相同，探讨相同，探讨加速度加速度a a与与m m的关系的关系保持物体的保持物体的质量不变质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系分析加速度与力的关系小车质量小车质量M=M=g,g,小车上砝码质量小车上砝码质量m=m=g,g,小盘质量小盘质量M=M=g g次次数数小车小车1 1小车小车2 212345位移位移x x1 1/cm/cm位移位移x x2 2/cm/cm(M+m(M+m2 2)（g g）(表表示示F F2 2大小大小)盘中砝码盘中砝码mm2 2（g g）300 0 10 300 0 10 50502020303040406060盘中砝码盘中砝码mm1 1（g g）(M+m(M+m1 1)（g g）(表表示示F F1 1大小大小)7070F F2 2/F F1 1x x2 2/x x1 10 0次数1234x x2 2x x1 1F F2 2F F1 1F Fa aa a1 1a a2 2为什么为什么x2/x1x2/x1可以表示小车可以表示小车2 2的的a a？为什么为什么F2 F2/F1F1可以表示小车可以表示小车2 2的的F?F?思考：思考：小车质量小车质量M=M=g,g,小盘质量小盘质量M=M=g,g,盘中砝码质量盘中砝码质量m=m=g g次次数数小车小车1 1小车小车2 212345(M+m(M+m1 1)(M+m(M+m2 2)保持物体所受的保持物体所受的力相同力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系加速度，分析加速度与质量的关系300 6 50300 6 50车上砝车上砝码码m m1 1（g g）位移位移x x1 1/cm/cm1001005050150150200200250250车上砝码车上砝码 m m2 2（g g）位移位移x x2 2/cm/cm小车小车1 1质量质量M M1 1小车小车2 2质量质量M M2 2300300 x x2 2/x x1 10 0次数1234MM2 2/MM1 1x x2 2x x1 1MM2 2MM1 1MM1 1/MM2 2MM1 1MM2 2a am m1 1a a1 1a a2 2同学们同学们 再见！再见！