【物理】實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 課件-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

第二節(jié)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)2.經(jīng)歷探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的設(shè)計(jì)過(guò)程，會(huì)選擇合理的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。3.經(jīng)歷用圖像處理數(shù)據(jù)的過(guò)程，從圖像中發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，強(qiáng)化收集信息、獲取證據(jù)的能力。1.經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)操作和測(cè)量的過(guò)程，體會(huì)探究過(guò)程的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。一.體驗(yàn)影響物體加速度的因素1.上節(jié)回顧加速度與力、質(zhì)量之間到底有怎樣的關(guān)系？質(zhì)量是物體慣性大小的量度。質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。力是產(chǎn)生加速度的原因。2.觀察思考（1）對(duì)于靜止在草坪上的足球，球員用不同的力踢它，球獲得的速度有何區(qū)別？力越大，球獲得的速度越大。說(shuō)明在m一定時(shí),F越大，a越大;（2）要改變巨石和足球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，哪一個(gè)更容易？足球質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更容易改變。說(shuō)明在F一定時(shí)，m越小，a越大。在F一定時(shí)，m越小，a越大。通過(guò)圖(a)、圖(b)，有何結(jié)論？在m一定時(shí),F越大，a越大;通過(guò)圖(c)、圖(d)，有何結(jié)論？（3）人用力推車(chē)一.體驗(yàn)影響物體加速度的因素猜想與假設(shè)難道a與F成正比，a與m成反比？探究方法控制變量法m一定時(shí)，a與F的關(guān)系；F一定時(shí)，a與m的關(guān)系。先探究：后分析：a與F、m的關(guān)系。二.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案1.應(yīng)該采用什么樣的實(shí)驗(yàn)裝置，重現(xiàn)哪些物理現(xiàn)象？2.在實(shí)驗(yàn)中，如何測(cè)量a、F和m這些物理量?3.怎樣設(shè)計(jì)表格記錄采集的數(shù)據(jù)？如何處理數(shù)據(jù)可以清晰地發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律？4.如果你設(shè)計(jì)的方案不止一個(gè)，如何判斷它們的優(yōu)劣以進(jìn)行取舍？討論交流帶著以下問(wèn)題閱讀教材P108–P1101.實(shí)驗(yàn)裝置不同質(zhì)量的物體在不同大小的力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。我們要獲得的物理現(xiàn)象是：二.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案1.實(shí)驗(yàn)裝置我問(wèn)你答（1）研究對(duì)象是誰(shuí)，它做什么運(yùn)動(dòng)？研究對(duì)象是小車(chē)（或滑塊），在細(xì)線拉力F作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。（2）為什么要使小車(chē)所受合力等于細(xì)線拉力F？怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作？使小車(chē)所受合力等于F，只需要測(cè)量一個(gè)力F的大小。為此必須平衡摩擦力，如圖所示。平衡摩擦力的方法：通?？梢詫⒛景暹m當(dāng)傾斜一定角度，使小車(chē)在不受拉力作用時(shí)能在木板上近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，摩擦力與小車(chē)所受重力在平行于木板的方向上的分力平衡。如果用滑塊替代小車(chē)，用氣墊導(dǎo)軌替代木板，還需要平衡摩擦力嗎？弱問(wèn)FfNGGxGy由于f=Gx，掛上重物后，F(xiàn)合=F二.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案2.物理量的測(cè)量（1）小車(chē)的質(zhì)量M（2）小車(chē)所受合力F合當(dāng)小車(chē)質(zhì)量M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m時(shí)，可以近似認(rèn)為其所受拉力F=mg。即：當(dāng)M>>

m時(shí)，F(xiàn)合=F≈mg。故：測(cè)量小車(chē)所受合力F合，只需測(cè)量托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m即可。（3）小車(chē)的加速度ax2-x1=aT2

x1x2x3x4x5x6a(x4+x5+x6)

-(x1+x2+x3)

(3T)2=通常取5個(gè)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)二.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案3.實(shí)驗(yàn)操作探究a與F的關(guān)系次數(shù)

托盤(pán)和鉤碼的總質(zhì)量m/kg拉力F/N加速度a/m·s-21

2

3

4

5

探究a與m的關(guān)系次數(shù)

小車(chē)的質(zhì)量M/kg加速度a/m·s-21

2

3

4

5

（2）保持力的大小不變，改變物體的質(zhì)量，重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將測(cè)得的數(shù)據(jù)記錄在表格中。（1）保持物體（小車(chē)）的質(zhì)量不變，改變力的大小，重復(fù)幾次實(shí)驗(yàn)，將測(cè)

得的數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的表格中；二.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案4.數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論在誤差允許范圍內(nèi)，質(zhì)量一定時(shí),物體加速度的大小跟它受到的合力成正比，即a∝F托盤(pán)和鉤碼的總質(zhì)量（1）作a–F圖像二.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案4.數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論（2）作a–M圖像Ma–M關(guān)系圖像M根據(jù)a–M圖像，你敢斷定a、M成反比嗎？二.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案4.數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論轉(zhuǎn)換思想——化曲為直a–M關(guān)系圖像M（3）作a–圖像1M1M在誤差允許范圍內(nèi)，合力一定時(shí),物體加速度的大小跟它的質(zhì)量成反比，即a∝1Ma–關(guān)系圖像1/M三.重要補(bǔ)充1.實(shí)驗(yàn)器材除了圖示器材外，還需要：220V(或4—6V)的交流電源、刻度尺、坐標(biāo)紙。2.注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)必須平衡摩擦力以及使M>>

m。3.利用光電門(mén)測(cè)加速度（教材P109）三.重要補(bǔ)充5.圖解系統(tǒng)誤差OaF①②F2FF1a①同一a下，F(xiàn)1<F。說(shuō)明木板傾角過(guò)大，平衡摩擦力過(guò)度。②同一a下，F(xiàn)2>F。說(shuō)明木板傾角過(guò)小，

未平衡摩擦力或未充分平衡摩擦力。a1M3③同一a下，1/M3>1/M，M3<M。圖線向下彎曲