高中物理人教必修一4. 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件(共37張PPT)

1、人教2019版 必修第一冊(cè)4.2 實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系第四章 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系明確幾個(gè)問題:1.實(shí)驗(yàn)要說明什么問題?3.如何由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論?2.怎么設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)? a與F關(guān)系? a與m關(guān)系?1.測(cè)量哪些量?2.怎么測(cè)量?數(shù)據(jù)處理控制一個(gè)量不變 a、F、m m： a:F:天平打點(diǎn)計(jì)時(shí)器物體所受的合力研究方法：控制變量法保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同作用下的加速度，分析加速度與合外力的關(guān)系。保持物體所受力合外力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 2.物體的質(zhì)量用 測(cè)量天平1.怎樣測(cè)量物體的加速度？3.怎樣給小車提供一個(gè)恒定的合力？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì): 參考方案一

2、：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車：研究對(duì)象，可用天平稱其質(zhì)量M.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度a.砝碼盤和砝碼：重力mg提供拉力合力F=?GFNFf平衡摩擦力：GG1FNfG1平衡摩擦力 f。 當(dāng)M m時(shí)，可近似認(rèn)為小車所受的拉力F等于mg.三、【實(shí)驗(yàn)器材】 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小盤和砝碼，細(xì)繩，低壓交流電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺81.用天平測(cè)出小車和砝碼的總質(zhì)量M,小盤和砝碼的總質(zhì)量m,把數(shù)值記錄下來.2.按如圖所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在車上,即不給小車施加牽引力.三、實(shí)驗(yàn)步驟93.平衡摩擦力:在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復(fù)移

3、動(dòng)木板的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).這時(shí),小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡.4.把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤,先接通電源再放開小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn),打完點(diǎn)后切斷電源,取下紙帶,在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼。105.保持小車和砝碼的質(zhì)量不變,在小盤里放入適量的砝碼,把小盤和砝碼的總質(zhì)量m記錄下來,重復(fù)步驟4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼,記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m,再重復(fù)步驟4.6.重復(fù)步驟5兩次,得到三條紙帶.7.在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分,標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離,算出每條紙帶上的加速度的值.8.用

4、縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示作用力F,作用力的大小F等于小盤和砝碼的總重力,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn),如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上,便證明了加速度與作用力成正比. 119.保持小盤和砝碼的質(zhì)量不變,在小車上加砝碼,重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn),用縱坐標(biāo)表示加速度a,橫坐標(biāo)表示小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn).如果這些點(diǎn)是在一條過原點(diǎn)的直線上,就證明了加速度與質(zhì)量成反比.121、探究加速度與合外力的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同的合力作用下物體的加速度，分析加速度與合外力的關(guān)系。 四、數(shù)據(jù)處理：13實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄處理： F/Na/ms-20

5、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)aF第一次第二次第三次五、【數(shù)據(jù)處理】 1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄處理：M一定，a與F關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)F(N)a(m/s2)123450.10 0.1460.20 0.3020.30 0.4280.40 0.5920.50 0.751F/ Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？結(jié)論：M一定時(shí)， aF152、加速度與質(zhì)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)的基本思路：保持物體所受的合外力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力的作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。 16實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)aM第一次第二次第三次1/Ma/m.s-

6、20【數(shù)據(jù)處理】 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄處理：F一定，a與 M的關(guān)系 次數(shù)m/kga/m s -210.400 0.86120.5000.69230.7500.47041.0000.35251.2000.2901/mkg -12.502.001.331.000.83m/ kga/ms -20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2a/ms -20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg -1m1結(jié)論：F一定時(shí)， a1/MF/ Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5當(dāng)

7、小車質(zhì)量不變時(shí)次數(shù)F/Na/m s -2123450.10 0.1460.20 0.3020.30 0.4280.40 0.5920.50 0.7511. 探究加速度與合力的關(guān)系 如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？m/ kga/ms -20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2當(dāng)拉力不變時(shí)次數(shù)m/kga/m s -2123451/m (kg -1)2.502.001.331.000.830.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.2902. 探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系1/m (kg -1)a/ms -20.20

8、.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)論m 一定時(shí)，a FF一定時(shí)，a 1/mF/ Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.51/m (kg -1)a/ms -20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5211.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是調(diào)出一個(gè)合適的斜面,使小車的重力沿著斜面方向的分力正好平衡小車受的摩擦阻力.在平衡摩擦力時(shí),不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng).2.實(shí)驗(yàn)步驟2、3不需要重復(fù),即整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦

9、力后,不管以后是改變小盤和砝碼的總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力.注意事項(xiàng)223.每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出.只有如此,小盤和砝碼的總重力才可視為小車受到的拉力.4.改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車.5.作圖象時(shí),要使盡可能多的點(diǎn)分布在所作直線上,直線外的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè).6.作圖時(shí)兩軸標(biāo)度比例要選擇適當(dāng),各量須采用國際單位.這樣作圖線時(shí),坐標(biāo)點(diǎn)間距不至于過密,誤差會(huì)小些.231、繩拉小車的力是不是小車受到的合外力？將木

10、板的一端稍作墊高，使小車勻速下滑，此時(shí)小車的合外力多大?2、繩子的拉力等于砝碼的重量嗎？為什么？ 不等于！因?yàn)轫来a向下加速，所以繩子的拉力小于砝碼的重力。 4、什么情況下砝碼重力可以近似等于繩子拉力即小車所受的合外力？ 當(dāng)砝碼質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多時(shí)，繩子的拉力近似等于砝碼的重力，即小車受到的合外力近似等于砝碼的重力。 對(duì)注意事項(xiàng)的一些解釋245、如何來平衡摩擦力？我們將長木板傾斜一定角度，應(yīng)該等于此時(shí)物體在斜面上受到的合外力為0。做實(shí)驗(yàn)時(shí)肯定無法這么準(zhǔn)確，我們只要把木板傾斜到物體在斜面上大致能夠勻速下滑（可以根據(jù)紙帶上的點(diǎn)來判斷） 實(shí)驗(yàn)探究（方案二）實(shí)驗(yàn)器材：小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝

11、碼、小盤、天平、刻度尺、寬口夾子。26實(shí)驗(yàn)原理:在實(shí)驗(yàn)中，我們可以根據(jù)兩個(gè)小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式, 得到加速度的比值等于運(yùn)動(dòng)位移的比值，在實(shí)驗(yàn)中我們就可以不必求出加速度而是直接求位移的比就可以表示加速度的比值關(guān)系，從而使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理變得簡(jiǎn)單，直觀。注意：只有當(dāng)盤和砝碼的質(zhì)量要比小車的質(zhì)量小得多時(shí)，小車所受拉力才近似等于盤和砝碼的總重力。1.怎樣測(cè)量（或比較）物體的加速度？2.怎樣提供和測(cè)量物體所受的拉力F ？1、控制m相同，探討加速度a與F的關(guān)系實(shí)驗(yàn)方案原理：如圖所示x1x2F1F2F1, F2，在相同的時(shí)間內(nèi):x1= a1t2x2 = a2t2a1/ a2=x1/x2測(cè)量出x1

12、 、x2 2、控制F相同，探討加速度a與m的關(guān)系保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系小車質(zhì)量M= g,小車上砝碼質(zhì)量m= g,小盤質(zhì)量M= g次數(shù)小車1小車212345位移x1/cm位移x2/cm(M+m2)（g） (表示F2大小)盤中砝碼m2（g）300 0 10 5020304060盤中砝碼m1（g）(M+m1)（g） (表示F1大小)70F2 / F1x2 /x10次數(shù)1234x2x1F2F1Faa1a2為什么x2 /x1可以表示小車2的a？為什么F2 / F1可以表示小車2的F?思考：小車質(zhì)量M= g,小盤質(zhì)量M= g,盤中砝碼質(zhì)量m= g次數(shù)小車1小車212345(M+m1)(M+m2)保持物體所受的力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系300 6 50車上砝碼m1（g）位移x1/cm10050150200250車上砝碼 m2（g）位移x2/cm小車1質(zhì)量M1小車2質(zhì)量M2300 x2 /x10次數(shù)1234M2