【成才之路】高中物理 第四章牛顿运动定律2实验探究加速度与力质量的关系学案课件 新人教版必修1.ppt

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1、2实验：探究加速度与力、实验：探究加速度与力、质量的关系质量的关系了解实验过程，体验科学研究的方法了解实验过程，体验科学研究的方法了解用控制变量法研究物理规律了解用控制变量法研究物理规律掌握利用图象处理实验数据的方法掌握利用图象处理实验数据的方法我们都知道摩托车起动很快，而载重汽车起动很慢我们都知道摩托车起动很快，而载重汽车起动很慢(见见下图下图)，那么物体的加速度与力、质量存在着什么关系呢？，那么物体的加速度与力、质量存在着什么关系呢？1物体运动状态变化的快慢，也就是物体物体运动状态变化的快慢，也就是物体的的大小，与物体的大小，与物体的有关，还与有关，还与 的大小有关的大小有关2探索加速度与

2、力的关系的基本思路是：探索加速度与力的关系的基本思路是：保持物体的质量不变，测量物体在保持物体的质量不变，测量物体在的的作用下的作用下的，分析，分析与与 的关系，如果的关系，如果a与与F成成正正比，则比，则aF图象是一条过图象是一条过3探索加速度与质量的关系的基本思路：探索加速度与质量的关系的基本思路：保持物体所受的力相同，测量保持物体所受的力相同，测量的物体在的物体在该力作用下的该力作用下的，分析，分析与与的的关系关系加速度加速度质量质量物体受力物体受力不同的力不同的力加速度加速度加速度加速度力力原点的直线原点的直线不同质量不同质量加速度加速度加速度加速度质量质量正比正比 原点的直线原点的直

3、线 探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系.附有滑轮的长木板附有滑轮的长木板2块；块；相同的小车两个；相同的小车两个；细线两条；细线两条；钩码：钩码：10g、20g几个，用做提供牵引小车的几个，用做提供牵引小车的力；力；砝码：砝码：50g、100g、200g几个，用于改变小车的质量；几个，用于改变小车的质量；刻度尺；刻度尺；12m长的适当粗些的棉线两条，用于控制长的适当粗些的棉线两条，用于控制小车的运动；小车的运动；宽口文件夹宽口文件夹.(1)平衡摩擦力：平衡摩擦力：将长木板平放在实验桌上，在长木板的不带定滑轮的将长木板平放在实验桌上，在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板

4、，反复移动木板的位置，直至小一端下面垫上一块薄木板，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时以保持匀速运动状态，这时小车拉着纸车在斜面上运动时以保持匀速运动状态，这时小车拉着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡上的分力平衡(2)研究加速度与力的关系：研究加速度与力的关系：取两个质量相同的小车放在长木板上，小车的前端取两个质量相同的小车放在长木板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘盘中放有数目不等的砝码，使两小车自静止开始在盘中放有数目不等的砝码，使两

5、小车自静止开始在不同拉力作用下匀加速运动，小车所受拉力不同拉力作用下匀加速运动，小车所受拉力F的大小可以的大小可以认为等于砝码和盘所受重力的大小认为等于砝码和盘所受重力的大小(保证小车质量比砝码和保证小车质量比砝码和盘质量大的多盘质量大的多)，小车后端系上细绳，用一只夹子夹住，以，小车后端系上细绳，用一只夹子夹住，以同时控制两小车同时控制两小车(如图所示如图所示)解析：解析：由于两车的质量相同，所放砝码的个数由于两车的质量相同，所放砝码的个数(即小车即小车所受的拉力所受的拉力)不同，设放开后经时间不同，设放开后经时间t两车在两车在P点相遇，如下点相遇，如下图所示，设两车的位移分别为图所示，设两

6、车的位移分别为x1、x2则：则：某同学设计下图所示的实验装置某同学设计下图所示的实验装置“探究加速度与力、探究加速度与力、质量质量”的关系的关系下述操作步骤的安排不尽合理，请将合理的顺序以字下述操作步骤的安排不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填在下面的横线上母代号填在下面的横线上_A按上图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂钩按上图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂钩码的细绳系在小车上码的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力即不给小车加牵引力)B用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点若这些点在一条直线上，结果在坐标平面上画出

7、相应的点若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比便证明了加速度与作用力成正比C用天平测出小车的质量用天平测出小车的质量M，把数值记录下来，把数值记录下来D把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码先接通电把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码先接通电源再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码源再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码E平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带运动时面上运动时保持匀速运

8、动状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡平衡F保持小车的质量不变，依次改变悬挂钩码的个数，保持小车的质量不变，依次改变悬挂钩码的个数，分别重复步骤分别重复步骤D，将数值记录在纸带上，将数值记录在纸带上(或表格内或表格内)G在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按“测定匀变速直线运动的加速度测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法算出每条实验中的方法算出每条纸带的加速度纸带的加速度a.H保持钩码的质量不变，在小车上依次加砝码保持钩码的质量不变，在小车上依次加砝码(

9、也需也需做好记录做好记录)重复上述步骤重复上述步骤D和步骤和步骤G.用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点如果这些点是在一条直线上，据实验结果画出相应的点如果这些点是在一条直线上，就证明加速度与质量成反比就证明加速度与质量成反比答案：答案：CAEDFGBH 在做在做“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验时，的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和和F关系关系的有关资料记录在表一中将测得的反映加

10、速度的有关资料记录在表一中将测得的反映加速度a和质量和质量M关系的有关资料记录在表二中关系的有关资料记录在表二中表一表一a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表二表二(1)根据表中所列数据，分别画出根据表中所列数据，分别画出aF图象和图象和a1/M图象图象(2)由图象可以判定：当由图象可以判定：当M一定时，一定时，a与与F的关系为的关系为_；当；当F一定时，一定时，a与与M的关系为的关系为_(3)由由aF图象可知图象可知M_.a/(ms2)2.042.663.233.98 /kg10.500.670.801.00(4)由由a1/M图象可知，图象可知

11、，F_(保留一位有效数保留一位有效数字字)解析：解析：本题主要考查对实验数据的处理和分析，从而本题主要考查对实验数据的处理和分析，从而得到正确的实验结论，若得到正确的实验结论，若a与与F成正比，成正比，a与与1/M成正比，那成正比，那么么aF图象和图象和a1/M图象都应是一条过原点的直线，同时图象都应是一条过原点的直线，同时因实验中不可避免地出现误差，描出的点不在一条直线上因实验中不可避免地出现误差，描出的点不在一条直线上是很正常的，连线时应使尽可能多的点在直线上，不在直是很正常的，连线时应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧，离直线较远的点线上的点应大致对称地分布

12、在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不需考虑；应视为错误数据，不需考虑； 另外可以从图象的斜率的物另外可以从图象的斜率的物理意义出发求出相应的物理量理意义出发求出相应的物理量答案：答案：(1)aF图象和图象和a1/M图象分别如图甲、乙所图象分别如图甲、乙所示示(2)正比关系反比关系正比关系反比关系(3)0.5kg(4)4N点评：点评：探究加速度与质量的关系时，有的学生作出了探究加速度与质量的关系时，有的学生作出了aM图象如图，并由此图象得出加速度与质量成反比，这图象如图，并由此图象得出加速度与质量成反比，这是不可以的，如果图线是直线，我们可以直接得出加速度是不可以的，如果图线是直线，我们

13、可以直接得出加速度与质量的对应关系，但如果图线是曲线，我们无法确定加与质量的对应关系，但如果图线是曲线，我们无法确定加速度与质量的关系速度与质量的关系某学生在探究加速度与力、质量的关系实验中，测得某学生在探究加速度与力、质量的关系实验中，测得小车的加速度小车的加速度a和拉力和拉力F，如下表所示：，如下表所示：(1)根据表中的数据在下图中的方格纸上作根据表中的数据在下图中的方格纸上作aF的图的图线线F/N0.200.300.400.50a/(ms2)0.100.210.290.40( 2 ) 图 线 在图 线 在 F 轴 上 的 截 距 的 物 理 意 义 是轴 上 的 截 距 的 物 理 意 义 是_(3)图线斜率的物理意义是图线斜率的物理意义是_答案：答案：(1)略略(2)小车所受阻力的大小小车所受阻力的大小(3)小车和砝小车和砝码总质量的倒数码总质量的倒数