第2節(jié) 實驗：探究加速度與力、質量的關系課件 高一物理（人教版2019必修第一冊）

第2節(jié)實驗：探究加速度與力、質量的關系第4章目錄CONTENTS實驗思路01物理量的測量02數據處理03物體運動狀態(tài)發(fā)生改變速度發(fā)生了改變產生了加速度與力和質量有關是否有關？加速度與力、質量之間有什么樣的定量關系呢？1.實驗要說明什么問題?2.怎么設計這個實驗?

a與F關系?

a與m關系?（1）測量哪些量?（2）怎么測量?控制一個量不變

控制變量法保持物體質量m不變，改變物體受力，測a、F保持物體所受拉力F不變，改變物體質量，測a、m

a、F、m質量天平加速度？力？打點計時器，紙帶及復寫紙，小車，一端附有滑輪的長木板，小盤和砝碼，細繩，低壓交流電源，導線，天平，刻度尺。槽碼小車打點計時器帶滑輪的長木板方案一：用打點計時器探究測量工具：天平可通過增減在小車上的砝碼的數量來實現對小車質量的改變。注意砝碼與槽碼的區(qū)別1.質量的測量2.加速度的測量

①方法1：讓小車做初速度為0的勻加速直線運動，用

測量小車移動的位移x，用

測量發(fā)生這段位移所用的時間t，然后由a＝

計算出加速度a。刻度尺秒表②方法2：利用打點計時器進行實驗，根據紙帶上打出的點可測量加速度,小車做勻加速直線運動時，有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

③方法3：不直接測量加速度，求加速度之比。例如：讓兩個做初速度為0的勻加速直線運動的物體的運動時間t相等，測出各自的位移x1、x2，則

，把加速度的測量轉換成

的測量。位移

3.力的測量TT1.如何給小車施加一個可以測量的恒力T呢？直接用彈簧測力計拉小車，可以嗎？還是借助定滑輪和鉤碼來拉？

m0g2.細線給小車提供的拉力是小車受到合力嗎？不計摩擦，小車：F合=T≈m0g計摩擦，小車：F合=T-f≠T如何才能消除摩擦力的影響呢？條件：槽碼的質量要比小車的質量小很多平衡摩擦力研究對象，為簡化運算，如何做可以讓繩的拉力等于小車受到的合外力F？FfGFNGG1FNfG1=f.G2F原則：利用重力的分力平衡摩擦力和斜面彈力。小車受到的合外力等于繩的拉力F標準：將木板墊上薄木塊，使小車在不掛鉤碼，但要連接紙帶，觀察紙帶上點均勻即可）注意：只需平衡一次摩擦力探究加速度與力、質量的關系視頻操作m

一定時，a∝FF一定時，a∝1/mF/

Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5結論：m一定，加速度a與F的定量關系：表1

小車質量一定拉力F加速度a0.100.1460.200.300.400.500.3020.4280.5920.751為了直觀的判斷加速度a

與拉力F

的定量關系，我們以a

為縱坐標、F為橫坐標建立直角坐標系，根據各組實驗數據在紙上描點，做a-F

圖像。為了直觀的判斷加速度a與質量m的定量關系，我們以a為縱坐標、m為橫坐標建立直角坐標系，根據各組實驗數據在紙上描點，做a-m圖像。m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2表2小車所受的拉力一定質量m加速度a0.4000.5000.7501.0001.2000.8610.6920.4700.3520.290表2小車所受的拉力一定質量m加速度a0.4000.5000.7501.0001.2000.8610.6920.4700.3520.2902.502.001.331.000.83a/m·s-20.20.40.60.81.001.02.0/kg-1m1結論：

F一定，加速度a與m的定量關系：（注意：這里的力指的是物體所受的合外力）1.m一定，加速度a與F的定量關系：2.F一定，加速度a與m的定量關系:加速度與力、質量之間的關系：還有沒有其他設計方案呢？實驗結論當M一定，a與F的關系；a/m·s-2F/N0思考1：如圖粉顏色圖線是由于原因導致的？思考2：如圖藍顏色圖線是由于原因導致的？a0F0結論：平衡摩擦力過度(木板傾角過大）誤差分析結論：沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分（木板的傾角過小）方案二：用位移比值法探究器材：以小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、鉤碼、天平、刻度尺、黑板擦或寬口夾子為實驗器材，研究小車的運動。

傾斜木板補償摩擦力F2/F1x2

/x1O次數1234x2x1F2F1Faa1a2x2/x1O次數1234M2/M1x2x1M2M1M1M2aM1a1a2M1/M2拓展探究：利用氣墊導軌來探究Δxx/t不需要平衡摩擦力1、某同學用如圖1所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律．（1）本實驗應用的實驗方法是__________A．控制變量法B．假設法C．理想實驗法D．等效替代法（2）（多選題）為了驗證加速度與合外力成正比，實驗中必須做到__________A．實驗前要平衡摩擦力B．每次都必須從相同位置釋放小車C．拉小車的細繩必須保持與軌道平行D．拉力改變后必須重新平衡摩擦力AAC（3）圖2為某次實驗得到的紙帶，紙帶上相鄰的兩計數點間有四個點未畫出，則小車的加速度大小為a=________m/s2（結果保留兩位有效數字）0.64（4）在驗證“質量一定，加速度a與合外力F的關系”時，某學生根據實驗數據作出了如圖3所示的a-F圖像，其中圖線不過原點并在末端發(fā)生了彎曲，產生這種現象的原因可能有_________BDA.在平衡摩擦力時，木板一端墊起的高度偏大B.在平衡摩擦力時，木板一端墊起的高度偏小C.盤和重物的總質量m遠小于車和砝碼的總質量MD.盤和重物的總質量m不遠小于車和砝碼的總質量M2.(2022·北京市房山區(qū)高一期末)如圖所示為某同學“探究在外力一定的條件下，物體的加速度與其質量間的關系”的實驗裝置示意圖。(1)下面列出了一些實驗器材：電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊板、小車和砝碼、沙和沙桶、天平(附砝碼)。除以上器材外，還需要的有_______；A.秒表

B.刻度尺C.交變電源

D.直流電源BC3、用如圖甲所示的裝置“探究加速度與力、質量的關系”。請回答下列問題：（1）實驗時，為平衡摩擦力，以下操作正確的是____________A．連著砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動B．取下砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車被輕推后沿木板勻速運動C．取下砂桶，適當調整木板右端的高度，直到小車緩慢沿木板做直線運動B（2）圖乙是實驗中得到的一條紙帶，已知相鄰計數點間還有四個點未畫出，打點計時器所用電源頻率為50Hz，由此可求出小車的加速度a=________m/s2（計算結果保留三位有效數字）1.60（3）一組同學在保持木板水平時，研究小車質量一定的情況下加速度a與合外力F的關系，得到如圖丙中①所示的a-F圖線。則小車運動時受到的摩擦力f=_______N；小車質量M=_______kg。若該小組正確完成了步驟（1），得到的a