人教版高一物理必修1课件 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系3

2
实验:探究加速度与力、质量的关系
-1-
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
一
二
三
四
一、实验目的
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.掌握利用图象处理数据的方法。
X 新知导学 Z 重难探究
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE
一
二
三
四
三、实验原理
1.探究方法——控制变量法: (1)控制小车的质量 m'不变,改变拉力 F,探究加速度 a 与力 F 的关系。 (2)控制砝码和小盘的质量 m 不变,即力 F 不变,改变小车的质量 m',探 究加速度 a 与质量 m'的关系。 2.测量加速度的方案: (1)应用纸带测加速度:在小车后面安装一条通过打点计时器限位孔的 纸带,接通打点计时器电源后释放小车,打出一条纸带。然后,根据在匀变速 直线运动中连续相等的时间间隔 T 内的位移之差 Δx=aT2 求出加速度。 (2)应用匀变速运动规律求加速度:如果物体做初速度为零的匀加速直 线运动,那么,测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用停 表测量时间,然后由 x=at 算出 a。 (3)应用“加速度与位移成正比”:物体做初速度为零的匀加速直线运动 时 a= 2 。 如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移 为 x1、x2,则位移之比就是加速度之比,即
X 新知导学 Z 重难探究
X 新知导学 Z 重难探究
INZHI DAOXUE
HONGNAN TANJIU
D 当堂检测
ANGTANG JIANCE

4．a与F的关系：小车质量一定，改变槽码个数以改 变小车所受拉力，根据纸带上打出的点来测出相应的 加速度，将数据填在表1中．
表1 小车质量一定 F a
5． a与m的关系：小车所受拉力不变(即槽码的个数一 定)，通过增减在小车中的重物(即增减在小车中的砝 码)来改变小车的质量，根据纸带上打出的点测出相应 的加速度，将数据填在表2中。
表2 小车所受的拉力一定
m a
数据分析 (1)分析a与F的关系：通过观察记录的数据发现，F 越大，a越大，首先猜想a与F成正比。
(2)分析a与m的关系：通过观察记录的数据发现， m越大， a越小，这可能是a与m成反比，也可能是 a与m 2成反比，甚至是更复杂的关系，需要通过作 图来判定。
实验结论
进行实验 实验器材
打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有 定滑轮的长木板、槽码若干个、夹子、细绳、低压 交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。
实验步骤 1．用天平测出小车的质 量m，并记录．
2．按图所示，安装实验器材，只是不把悬挂槽码用 的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力．
3．阻力补偿：把木板的一侧垫高，以补偿打点计时 器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的倾斜度，使 小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。
B．小车的质量要远大于塑料桶和桶内砝码的质量 C．实验中可以通过在塑料桶中增加砝码来改变小车 受到的拉力 D．每次改变小车受到的拉力后都需要重新补偿阻力
使尽可能多的点落在直线上， 不能落在直线上的点均匀分布在 直线的两侧，偏离直线较远的点 舍去。
注意事项 1)打点前小车应靠近打点计时器，且应先接通电源，后 释放小车。
2)在补偿阻力时，不要悬挂槽码，小车的另一端应连着 纸带且接通电源。给小车一个初速度，若纸带上打出的 点间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜 面向下的分力平衡。之后都不需要重新补偿阻力。

(2) 有两位同学通过测量作出 a－F 图象，如图甲、乙所示。 试分析：
A 图线不通过坐标原点的原因是 ___没__有__平__衡__摩__擦__力__或__摩__擦__力__平__衡__不__够_______； A 图线上部弯曲的原因是 ___未__满__足__沙__和__沙__桶__质__量__m___远__小__于__小__车__的__质__量__M____； B 图线在纵轴上有截距的原因是 _____平__衡__摩__擦__力__过__度_____________________。
(1) 为验证小车质量 M不 变时，a 与 F 成正比。小车质量 M 和沙及桶的质量 m 分别选取下列几组数值。应该用哪组效果
会好 ( B )
A. M＝500 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g B. M＝500 g，m 分别为 20 g、30 g、40 g、50 g C. M＝200 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g D. M＝200 g，m 分别为 30 g、40 g、50 g、60 g
确的是 ( AD )
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
实验数据的处理
例2. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装 置如图所示。
得出结论：
在误差允许的范围内，加速度与力成 正比，与质量成反比。即：
m一定：a F
F一定：a 1 m
小 结：
1、实验的研究方法 —— 控制变量法 2、实验的注意事项
⑴ 平衡摩擦力 ⑵ m << M 3、数据的处理方法 —— 图像法

M(kg)
1
2
3
4
5
（2）作图分析：作a——1/ M图像
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
得出结论
1、M一定，加速度a与F的定量关系： a M一定时
0
F
2、F一定，加速度a与M的定量关系:
a F一定时
1̶
M
（注意：这里的力F指的是物体所受的合外力）
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
保持钩码的数量不变，改变小车的质量，
重复实验五次。
（1）实验数据记录
实验 小车质量 M / kg
次数
加速度 a / (m/s2)
（2）作图分析：
a F一定时
1
2
3
4 5
0
M1̶
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
进行实验
实验方案二
用气垫导轨探究加速度和力、质量的关系
器材：气垫导轨、滑块、光电门、钩码、天平等
的大小。重复实验五次。 （1）实验数据记录
实验 小车受力F/N
次数
加速度 a / (m/s2)
1
（2）作图分析： 作a——F 图像
a M一定时
2
3
4
5
0
F
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论
进行实验
接通电源，放开小车，让小车在拉力的作用下做加速运动，用
纸带记录小车的运动情况
2、探究加速度与质量的关系（力不变）
重物的质量要远远小于小车的质量m物<<M车， 这样小车受到的拉力才等于重物的重力。
引入新课 猜想与假设 设计实验 进行实验 得出结论