第2節(jié)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系(課件)

主講人：LWH第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系第4章目錄CONTENTS實(shí)驗(yàn)思路01物理量的測(cè)量02數(shù)據(jù)處理03物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變速度發(fā)生了改變產(chǎn)生了加速度與力和質(zhì)量有關(guān)是否有關(guān)？加速度與力、質(zhì)量之間有什么樣的定量關(guān)系呢？01實(shí)驗(yàn)思路導(dǎo)學(xué)探究1.實(shí)驗(yàn)要說(shuō)明什么問(wèn)題?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?控制一個(gè)量不變

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

a、F、m質(zhì)量天平加速度？力？1.探究加速度與力的關(guān)系保持小車(chē)

不變，通過(guò)改變

改變小車(chē)所受的拉力，測(cè)得不同拉力下小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度，分析加速度與

的定量關(guān)系。2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持小車(chē)所受的

不變，通過(guò)在小車(chē)上

改變小車(chē)的質(zhì)量，測(cè)得不同質(zhì)量的小車(chē)對(duì)應(yīng)的加速度，分析加速度與

的定量關(guān)系。質(zhì)量槽碼的個(gè)數(shù)拉力拉力增加重物質(zhì)量02物理量的測(cè)量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶及復(fù)寫(xiě)紙，小車(chē)，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，小盤(pán)和砝碼，細(xì)繩，低壓交流電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺。槽碼小車(chē)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器帶滑輪的長(zhǎng)木板方案一：用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究測(cè)量工具：天平可通過(guò)增減在小車(chē)上的砝碼的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)質(zhì)量的改變。注意砝碼與槽碼的區(qū)別1.質(zhì)量的測(cè)量2.加速度的測(cè)量

①方法1：讓小車(chē)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，用

測(cè)量小車(chē)移動(dòng)的位移x，用

測(cè)量發(fā)生這段位移所用的時(shí)間t，然后由a＝

計(jì)算出加速度a?？潭瘸呙氡恝诜椒?：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)可測(cè)量加速度,小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

③方法3：不直接測(cè)量加速度，求加速度之比。例如：讓兩個(gè)做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，測(cè)出各自的位移x1、x2，則

，把加速度的測(cè)量轉(zhuǎn)換成

的測(cè)量。位移

3.力的測(cè)量TT1.如何給小車(chē)施加一個(gè)可以測(cè)量的恒力T呢？直接用彈簧測(cè)力計(jì)拉小車(chē)，可以嗎？還是借助定滑輪和鉤碼來(lái)拉？

m0g2.細(xì)線給小車(chē)提供的拉力是小車(chē)受到合力嗎？不計(jì)摩擦，小車(chē)：F合=T≈m0g計(jì)摩擦，小車(chē)：F合=T-f≠T如何才能消除摩擦力的影響呢？條件：槽碼的質(zhì)量要比小車(chē)的質(zhì)量小很多平衡摩擦力研究對(duì)象，為簡(jiǎn)化運(yùn)算，如何做可以讓繩的拉力等于小車(chē)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(chē)受到的合外力等于繩的拉力F標(biāo)準(zhǔn)：將木板墊上薄木塊，使小車(chē)在不掛鉤碼，但要連接紙帶，觀察紙帶上點(diǎn)均勻即可）注意：只需平衡一次摩擦力探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系視頻操作m

一定時(shí)，a∝FF一定時(shí)，a∝1/m1.(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是A.在補(bǔ)償阻力時(shí)，應(yīng)將槽碼通過(guò)定滑輪用細(xì)繩拴在小車(chē)上B.連接槽碼和小車(chē)的細(xì)繩應(yīng)與長(zhǎng)木板平行C.補(bǔ)償阻力后，長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)，每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新

補(bǔ)償阻力D.小車(chē)釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，且應(yīng)先啟動(dòng)電源，再釋放小車(chē)√√2.如圖所示為某同學(xué)“探究在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。(1)下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、墊板、小車(chē)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BC(2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_____；A.理想實(shí)驗(yàn)法B.控制變量法C.建立物理模型法B(3)實(shí)驗(yàn)中，需要補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車(chē)的阻力及其他阻力；小車(chē)放在長(zhǎng)木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，把長(zhǎng)木板一端墊高，調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾斜度，使小車(chē)在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿長(zhǎng)木板做__________運(yùn)動(dòng)；勻速直線03數(shù)據(jù)處理F/

Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5結(jié)論：m一定，加速度a與F的定量關(guān)系：表1

小車(chē)質(zhì)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(guān)系，我們以a

為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在紙上描點(diǎn)，做a-F

圖像。為了直觀的判斷加速度a與質(zhì)量m的定量關(guān)系，我們以a為縱坐標(biāo)、m為橫坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在紙上描點(diǎn)，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(chē)所受的拉力一定質(zhì)量m加速度a0.4000.5000.7501.0001.2000.8610.6920.4700.3520.290表2小車(chē)所受的拉力一定質(zhì)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(jié)論：

F一定，加速度a與m的定量關(guān)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(guān)系：2.F一定，加速度a與m的定量關(guān)系:加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系：還有沒(méi)有其他設(shè)計(jì)方案呢？實(shí)驗(yàn)結(jié)論當(dāng)M一定，a與F的關(guān)系；a/m·s-2F/N0思考1：如圖粉顏色圖線是由于原因?qū)е碌?？思?：如圖藍(lán)顏色圖線是由于原因?qū)е碌?？a0F0結(jié)論：平衡摩擦力過(guò)度(木板傾角過(guò)大）誤差分析結(jié)論：沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分（木板的傾角過(guò)?。┓桨付河梦灰票戎捣ㄌ骄科鞑模阂孕≤?chē)、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、粗線、砝碼、鉤碼、天平、刻度尺、黑板擦或?qū)捒趭A子為實(shí)驗(yàn)器材，研究小車(chē)的運(yùn)動(dòng)。

傾斜木板補(bǔ)償摩擦力F2/F1x2

/x1O次數(shù)1234x2x1F2F1Faa1a2x2/x1O次數(shù)1234M2/M1x2x1M2M1M1M2aM1a1a2M1/M2拓展探究：利用氣墊導(dǎo)軌來(lái)探究Δxx/t不需要平衡摩擦力1、某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證牛頓第二定律．（1）本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是__________A．控制變量法B．假設(shè)法C．理想實(shí)驗(yàn)法D．等效替代法（2）（多選題）為了驗(yàn)證加速度與合外力成正比，實(shí)驗(yàn)中必須做到__________A．實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力B．每次都必須從相同位置釋放小車(chē)C．拉小車(chē)的細(xì)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(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶上相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，則小車(chē)的加速度大小為a=________m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）0.64（4）在驗(yàn)證“質(zhì)量一定，加速度a與合外力F的關(guān)系”時(shí)，某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖3所示的a-F圖像，其中圖線不過(guò)原點(diǎn)并在末端發(fā)生了彎曲，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有_________BDA.在平衡摩擦力時(shí)，木板一端墊起的高度偏大B.在平衡摩擦力時(shí)，木板一端墊起的高度偏小C.盤(pán)和重物的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于車(chē)和砝碼的總質(zhì)量MD.盤(pán)和重物的總質(zhì)量m不遠(yuǎn)小于車(chē)和砝碼的總質(zhì)量M2.(2022·北京市房山區(qū)高一期末)如圖所示為某同學(xué)“探究在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。(1)下面列出了一些實(shí)驗(yàn)器材：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、墊板、小車(chē)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(zhì)量的關(guān)系”。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，為平衡摩擦力，以下操作正確的是____________A．連著砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車(chē)被輕推后沿木板勻速運(yùn)動(dòng)B．取下砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車(chē)被輕推后沿木板勻速運(yùn)動(dòng)C．取下砂桶，適當(dāng)調(diào)整木板右端的高度，直到小車(chē)緩慢沿木板做直線運(yùn)動(dòng)B（2）圖乙是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50Hz，由此可求出小車(chē)的加速度a=________m/s2（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）1.60（3）一組同學(xué)在保持木板水平時(shí)，研究小車(chē)質(zhì)量一定的情況下加速度a與合外力F的關(guān)系，得到如圖丙中①所示的a-F圖線。則小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力f=_______N；小車(chē)質(zhì)量M=_______kg。若