高中物理力与运动4.3探究加速度与力质量的定量关系课件粤教版.pptx

第三节 探究加速度与力、 质量的定量关系 目标导航预习导引 目标导航预习导引 一、实验 装置的改进 在精确地探究加速度与物体的质量及其受力的大小之间的关系 时,把滑块放到气垫导轨上的目的是减小滑块所受的摩擦力. 二、加速度与力的定量关系 在质量保持不变时,物体的加速度与所受的合外力成正比,加速 度的方向与合外力的方向相同. 三、加速度与质量的定量关系 在受力不变时,物体的加速度跟物体的质量成反比. 四、实验 数据的图象表示 在本实验中,我们猜想物体的加速度与它所受的合外力成正比, 与物体的质量成反比.然后根据实验数据作出a-F图象和 _图 象. 目标导航预习导引 如何应用数字计时器测物体的加速度? 知识精要思考探究迁移应用一二典题例解 一、加速度与力的定量关系 (一)实验原理 采用控制变量法.当研究三个物理量之间的关系时,先让其中一 个量保持不变,研究另外两个量之间的关系,最后总结三个量之间 的相互关系. 1.保持物体的质量不变,研究加速度与物体受到的合外力之间的 关系. 2.保持物体受到的合外力不变,研究加速度与物体的质量之间的 关系. (二)实验器材 气垫导轨(附有标尺、滑轮、滑块、挡光板、光电门和数字计时 器等);托盘;砝码;带小钩的细绳;橡皮泥;天平等. 知识精要思考探究迁移应用一二典题例解 (三)实验步骤 1.让滑块在砝码拉力作用下做加速运动,记录下砝码的质量m、 两光电门间的距离s及滑块通过光电门的速度v1、v2. 2.保持滑块质量不变,通过增加(或减少)砝码的数量来改变拉力 的大小,重复实验3次. 3.用公式 计算出滑块的加速度. 4.将滑块质量不变时的实验数据记入表格并作出a-F图象.图象 是一条经过原点的直线,由图象得出:当物体质量不变时加速度与 物体所受合外力成正比. 知识精要思考探究迁移应用一二典题例解 5.(1)设计表格,如下表所示. (2)建立坐标系如图所示. 一二知识精要思考探究迁移应用典题例解 在探究加速度与力的定量关系实验中,利用气垫导轨进行实验是 否需要先平衡摩擦力? 提示:不需要. 一二知识精要思考探究迁移应用典题例解 【例1】 (多选)在用实验探究加速度和力的关系时,下列关于实 验的思路和数据分析,正确的是( ) A.实验的基本思想是保持物体的质量不变,测量物体在不同力作 用下的加速度,分析加速度与力的关系 B.实验的基本思想是保持物体所受力相同,测量质量不同的物体 在该力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系 C.在处理实验数据时,以a为纵坐标,F为横坐标,根据数据在坐标 系中描点,若这些点在一条过原点的直线上,说明a与F成正比 D.在处理实验数据时,以a为纵坐标,m为横坐标,根据数据在坐标 系中描点,若这些点在一条过原点的直线上,说明a与m成正比 一二知识精要思考探究迁移应用典题例解 思路分析:正确理解加速度a与合外力F及加速度a与物体质量的 关系,熟悉本实验的原理和过程是解决问题的关键. 解析:本实验是利用控制变量法得到a、F二者的关系,A、C所述 符合实验的思路和数据分析,故应选A、C. 答案:AC 一二知识精要思考探究迁移应用典题例解 一二知识精要思考探究迁移应用典题例解 (多选)采用如图(a)所示的装置探究“加速度与力的定量关系”实 验后,甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F 的图象为图(b)中的直线,乙同学画出的a-F图象为图(b)中的直线 .直线、在纵轴或横轴上的截距较大,明显超出了误差范围, 下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,其中可能正确的是 ( ) 一二知识精要思考探究迁移应用典题例解 A.实验前甲同学没有平衡摩擦力 B.甲同学在平衡摩擦力时,把长木板的始端抬得过高了 C.实验前乙同学没有平衡摩擦力 D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的始端抬得过高了 答案:BC 解析:采用小车在长木板上的运动来探究“加速度与力的定量”的 关系,应当消除摩擦力这个干扰因素,所以实验时应把长木板始端 垫高.直线在纵轴上有较大截距,说明绳子对小车没有拉力(还没 有加重物)时小车已经有了加速度,原因是甲同学在平衡摩擦力时, 把长木板的始端抬得过高.直线在横轴上有较大截距说明绳子对 小车的拉力大到某一个值的时候小车才开始运动,原因是乙同学在 实验前没有平衡摩擦力或把长木板的始端抬得不够高. 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 二、加速度与质量的定量关系 实验步骤 1.保持砝码的质量不变,即滑块所受的拉力不变,记下滑块通过光 电门的速度v1、v2. 2.在滑块上增加(或减少)橡皮泥来改变滑块的质量,重复进行几 次,记下实验数据. 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 如果对实验数据进行处理时,得到a-m图象,能否通过a-m图象得 到加速度a与物体质量m的定量关系? 提示:当外力不变时,加速度a随着物体质量的增大而减小,是反比 例关系,故a-m图象不容易得到a与m的定量关系. 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 【例2】 若测得某一物体受力F一定时,a与m的关系数据如下表所 示: 思路分析:正确建立坐标系、确定分度值,使数据描出的点分布 合理,可减小实验误差. 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 答案:(1)见解析 (2)反比 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加 速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示.实验中小车(含发 射器)的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑 轮.小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到.回答下 列问题. 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 (1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成 (选 填“线性”或“非线性”)关系. (2)由图(b)可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是 . (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的 加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小 车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是 ,钩码的质量应满足的条件是 . 答案:(1)非线性 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量 一二知识精要典题例解迁移应用思考探究 解析:(1)由小车的加速度与钩码质量的关系图可知,描的点不在 一条直线上,两者为非线性关系. (2)由关系图可知,当钩码质量不为零,即小车受到一定的拉力时, 其加速度为零,原因可能是小车受到摩擦力