人教版必修一 实验探究加速度与力、质量的关系 课件 （共34张） (1).ppt

2实验 探究加速度与力 质量的关系 自主阅读 自我检测 一 加速度与力的关系1 根据日常的观察 同一个物体 受到的作用力越大 产生加速度就越大 同样的力作用在不同质量的物体上 质量小的物体加速度大 因此我们可以假设力与加速度成正比 力与质量成反比 2 探究加速度与力的关系的基本思路 保持物体的质量不变 测量物体在不同的力的作用下的加速度 分析加速度与力的关系 3 实验数据的分析 为了直观地判断加速度a与力f的数量关系 我们以a为纵坐标 f为横坐标建立坐标系 根据各组数据在坐标系中描点 如果这些点在一条过原点的直线上 说明a与f成正比 自主阅读 自我检测 二 加速度与质量的关系1 探究加速度与质量的关系的基本思路 保持物体所受的力相同 测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度 分析加速度与质量的关系 2 实验数据的分析 根据经验 在相同力的作用下 质量越大 加速度越小 我们从最简单的情况入手 检验是否 a与m成反比 实际上就是检验是否 a与成正比 我们以a为纵坐标 为横坐标建立坐标系 根据各组数据在坐标系中描点 如果这些点在一条过原点的直线上 说明a与成正比 即a与m成反比 自主阅读 自我检测 三 制定两个实验方案时的两个问题1 实验需要测量的物理量 物体的加速度 物体所受的力和物体的质量 2 测量物理量 1 测量质量 质量可以用天平测量 自主阅读 自我检测 3 测量合力 平衡摩擦力 如图所示 小车在运动中受细绳的拉力 打点计时器的阻力和长木板的摩擦力作用 由于打点计时器的阻力和长木板的摩擦力难以测量 因此小车的合力难以测量 实际操作中常采用平衡摩擦力的方法将实验简化 即将木板远离滑轮的一端垫高 使小车在不受拉力作用时能拖动纸带沿木板匀速下滑 以平衡各种阻力 此时小车的合力等于绳的拉力 小车合力的近似 在盘和重物的总质量比小车的质量小很多时 小车的合力近似等于盘和重物的总重力 自主阅读 自我检测 四 怎样由实验数据得出结论在本实验中 我们猜想物体的加速度与它所受的力成正比 与质量成反比 然后根据实验数据作出a f图象和图象 若多次测量 每次实验的点都可以拟合成直线 这些直线都近似通过原点 说明实际的规律很可能就是两物理量存在正比关系 自主阅读 自我检测 1 正误辨析 1 本实验研究的是物体所受的某一个力与物体加速度的关系 解析研究的是物体所受的合力与加速度的关系 而非某一个力 答案 2 实验假设应该从最简单的情况进行猜想 解析先检验最简单的假设 如果不成立 再检验其他的复杂的猜想 答案 3 实验中作直线拟合的方法是让每个点都要在一条直线上 解析作直线拟合的方法是较多的点在一条直线上 其他不在直线上的点均匀分布在线的两侧 答案 自主阅读 自我检测 4 多次进行实验 得到的结论一定是准确的 解析多次实验得到的结论仍然具有猜想和推断的性质 只有根据这些结论推导出的很多新结果与事实一致时 这样的结论才真正正确 答案 自主阅读 自我检测 2 在研究物体的加速度 作用力和质量三个物理量的关系时 我们用实验研究了小车 在质量一定的情况下 加速度和作用力之间的关系 又研究了 在作用力一定的情况下 加速度和质量之间的关系 这种研究物理问题的科学方法是 a 建立理想模型的方法b 控制变量法c 等效替代法d 类比法解析研究三个或三个以上物理量间的关系时通常采用控制变量法 答案b 探究一 探究二 实验过程情景导引在探究加速度与外力间的关系时 得到的图象如图中甲和乙所示 则出现此种现象的原因是什么 要点提示甲图说明平衡摩擦力时 木板倾角过大了 即拉力f 0时 已产生加速度 此加速度是由小车重力的分力形成的 乙图说明平衡摩擦力不够或根本没有平衡摩擦力 因为当拉力增大到一定程度时才产生加速度 探究一 探究二 知识归纳1 实验器材小车 砝码 小桶 沙 细线 一端附有定滑轮的长木板 垫木 打点计时器 交流电源 纸带 刻度尺 天平 2 实验原理 1 应用纸带测加速度 在小车后面安装一条通过打点计时器限位孔的纸带 接通打点计时器电源后释放小车 打出一条纸带 然后 根据在匀变速直线运动中连续相等的时间间隔t内的位移之差 x at2求出加速度 探究一 探究二 探究一 探究二 3 实验步骤 1 用天平测出小车的质量m 并把数值记录下来 2 按右图所示的装置把实验器材安装好 3 平衡摩擦力 在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块 多次移动木块位置 直到轻推小车 使小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止 探究一 探究二 4 在小桶里放入适量的沙 在小车上加放适量的砝码 用天平测出小桶和沙的质量m 并记录下来 接通电源 放开小车 待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带 5 保持小车的质量不变 改变沙和小桶的质量 按步骤 4 再做5次实验 6 在每条纸带上选取一段比较理想的部分 算出每条纸带对应的加速度的值并记录在表格的相应位置 探究一 探究二 7 用纵坐标表示加速度 横坐标表示作用力 根据实验结果画出小车运动的a f图象 从而得出a f的关系 8 保持沙和小桶的质量不变 在小车上加放砝码 重复上面的实验 求出相应的加速度 并设计表格如下 根据实验结果画出小车运动的图象 从而得出a m 的关系 9 整理实验器材 结束实验 探究一 探究二 典例剖析 例1 用如图所示的装置研究在作用力f一定时 小车的加速度a与小车质量m的关系 某位同学设计的实验步骤如下 a 用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量 b 按图装好实验器材 c 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶 d 将电磁打点计时器接在12v电压的蓄电池上 e 先放开小车 再接通电源 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量 探究一 探究二 f 保持小桶及桶中沙子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每次增加后的m值 重复上述实验 g 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 h 作a m关系图象 并由图象确定a m之间的关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在步骤实验之后 2 在上述步骤中 有错误的是 应修改为 3 在上述步骤中 处理不恰当的是 应把改为 探究一 探究二 解析实验中把小桶及桶中沙子的重力看作与小车所受拉力大小相等 没有考虑摩擦力 故必须平衡摩擦力 电磁打点计时器接在12v电压的蓄电池上将无法工作 必须接在6v以下交流电压的学生电源上 实验时 应先接通电源 再放开小车 作a m关系图象 得到的是双曲线 很难作出正确的判断 必须 化曲为直 改作a 关系图象 答案 1 平衡摩擦力b 2 ded将 12v电压的蓄电池 改为 6v以下交流电压的学生电源 e将 先放开小车 再接通电源 改为 先接通电源 再放开小车 3 ha ma 探究一 探究二 实验误差与注意事项情景导引实验过程中为什么要平衡摩擦力 如何平衡摩擦力 要点提示平衡摩擦力的目的 使小桶和沙子的重力等于小车受到的合力 平衡摩擦力的方法 将不带定滑轮的一端适当垫高 在不挂小桶的情况下 使小车带动纸带 打点计时器打点时 沿长木板恰好做匀速直线运动 探究一 探究二 知识归纳1 误差分析 1 实验原理不完善造成系统误差 实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力 实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力 存在系统误差 2 测量 操作不够准确造成偶然误差 探究一 探究二 2 注意事项 1 实验中应先接通电源后释放小车 2 在平衡摩擦力时 不要悬挂小桶 但小车应连着纸带且接通电源 用手轻轻地给小车一个初速度 如果在纸带上打出的点间隔均匀 表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡 平衡摩擦力后 在后面的实验中无论是改变沙桶的质量还是改变小车的质量 都不需要重新平衡摩擦力 3 改变沙的质量过程中 要始终保证沙桶 包括沙 的质量远小于小车的质量 4 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点 不在直线上的点也要尽可能地分布在直线的两侧 但若遇到个别偏离较远的点可舍去 探究一 探究二 典例剖析 例2 探究加速度与力 质量的关系的实验装置如图甲所示 1 当小车 包括车中砝码 的质量m 与砝码及盘的质量m的大小关系满足时 才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 探究一 探究二 2 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 打点计时器打点的时间间隔为0 02s 从比较清晰的点起 每5个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度大小a m s2 结果保留两位有效数字 3 右图是甲 乙两同学根据实验数据画出的图象 形成图线甲的原因是 形成图线乙的原因是 探究一 探究二 解析 1 探究加速度与力 质量的关系的实验中 要保证m m 才能保证绳子的拉力约等于m的重力 2 计数点间时间间隔t 0 1s 间距x1 3 52cm x2 3 68cm x3 3 83cm 3 图线甲 f 0时 小车就有了加速度 可见是长木板倾角过大 图线乙 有了拉力时 加速度仍为0 说明未平衡摩擦力或长木板倾角过小 答案 1 m m 2 0 16 3 长木板倾角过大未平衡摩擦力或长木板倾角过小 1 2 3 4 5 1 在利用打点计时器和小车来做探究加速度与力 质量的关系的实验时 下列说法不正确的是 a 平衡摩擦力时 应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上b 连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行c 平衡摩擦力后 长木板的位置不能移动d 小车释放前应靠近打点计时器 且应先接通电源再释放小车解析选项a中平衡摩擦力时 不能将砝码盘及盘内砝码 或小桶 拴在小车上 选项a说法错误 选项b c d符合正确的操作方法 选项b c d说法正确 答案a 1 2 3 4 5 2 在用电磁打点计时器探究加速度与力 质量的关系的实验中 下列做法或者理由正确的是 a 实验中为了保证安全 应该选用低压直流电源b 可以将装有沙子的小桶用钩码代替 这样会使实验更加方便c 实验结果不用a m图象 而用a 图象 是为了便于根据图象直观地进行判断d 平衡摩擦力 的本质就是让小车受到的摩擦力为零解析电磁打点计时器需要的是低压交流电源 a错误 如果用钩码代替装有沙子的小桶进行实验 不利于调节拉力的大小 b错误 实验中处理图象 一般都是尽量 化曲为直 这样更容易判断问题 c正确 小车运动过程中受的阻力是永远存在的 无法使之为零 故d项错误 答案c 1 2 3 4 5 3 多选 如图所示是某些同学根据实验数据画出的图象 下列说法中正确的是 a 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大b 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小c 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大d 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 1 2 3 4 5 解析由题图甲可以知道 当f 0时 a 0 所以没有作用力时 小车已经有加速度 原因可能是平衡摩擦力时长木板倾角过大 所以a选项是正确的 题图乙中图象在a轴上有截距 这是平衡摩擦力时长木板的倾角过大造成的 故b错误 由题图丙可以知道 当f 0时 a 0 原因可能是平衡摩擦力时长木板倾角过小 故c错误 题图丁中图象在轴上有截距 这是平衡摩擦力时长木板的倾角过小造成的 所以d选项是正确的 答案ad 1 2 3 4 5 4 多选 在探究加速度与力 质量的关系实验中 关于小车所受的合力 下列叙述正确的是 a 小车所受的合力就是所挂小盘和砝码的重力b 小车所受的合力的大小等于托盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力c 只有平衡摩擦力之后 小车所受合力才等于细绳对小车的拉力d 只有平衡摩擦力之后 且当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时 小车所受合力的大小可认为等于托盘和砝码的重力大小 1 2 3 4 5 解析托盘与砝码的重力不可说成是小车所受的合力 选项a错误 由于小车下滑必受摩擦力作用 平衡摩擦力之后 实际上是m gsin ff 小车所受合力才等于细绳的拉力 选项b错误 c正确 只有当小车质量m 远大于托盘与砝码质量m 即m m 时 细绳中的拉力大小才近似等于托盘和砝码的重力大小 也只有平衡了摩擦力之后 小车所受合力大小才近似等于托盘和砝码的重力大小 选项d正确 答案cd 1 2 3 4 5 5 探究加速度与力 质量的关系