高中物理 第四章 力与运动 第三节 探究加速度与力、质量的定量关系课件 粤教版必修1.ppt

第三节 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第四章 知识点一 知识点二 考向一 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向二 1 物体的加速度与合外力成正比 与质量成反比 2 在探究加速度与力 质量的定量关系时 用控制变量法 自学教材 保持滑块质量不变 通过增减砝码的数量来改变的大小 得出质量不变时物体加速度与所受之间的定量关系 拉力 合外力 重点诠释 1 气垫导轨实验装置 1 气垫导轨实验装置主要是由导轨 滑块 气源 光电门 光电数字计时器等组成的 图4 3 1 2 滑块在气垫导轨上运动 导轨上的小孔喷出的气流使滑块悬浮在导轨上 使滑块所受的摩擦力减小到可忽略不计的程度 如图4 3 1所示 3 气源是一个用于将气体压进导轨的装置 4 光电门是一个接在导轨上方用于采集测量数据的工具 通电后有一束光从光电门的一边经过 门 的中间到达另一边 光线被挡住或未被挡住所采集的数据是不一样的 光电门由电源供电 采集的数据以电信号的形式输入到光电数字计时器中 如图4 3 2所示 图4 3 2 5 光电数字计时器是一个可以将采集信息的时间显示出来的仪器 现在改进后的光电计时器不但具有计时功能 还可以将物体通过两光电门时的速度直接显示出来 2 实验探究过程 1 实验目的 探究质量一定时 物体的加速度与所受合外力的定量关系 2 实验原理 滑块所受拉力f的求法 若滑块质量较大 则滑块所受的拉力近似地等于砝码的重力 3 实验装置 气垫导轨全套装置 4 实验步骤 让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动 记录下滑块通过光电门的速度 砝码的质量 两光电门间的距离 保持滑块质量不变 增加 或减少 砝码 改变对滑块的拉力的大小 重复3次 设计实验表格如下表所示 将滑块质量不变时的实验数据记录入表格并进行分析 滑块质量m kg 图4 3 3 实验数据的图像表示 用纵坐标表示物体的加速度 用横坐标表示物体所受的合外力 由数据作出a f关系图像 如图4 3 3所示 5 实验结论 由数据和图像分析得出的结论 当物体质量不变时 物体的加速度大小与牵引力的大小成正比 6 注意事项 气源不能长时间供气 不要超过3分钟 精密仪器 小心操作 不要用力过大 注意设备使用安全问题 用电的安全问题 特别提醒 为了保证滑块所受的拉力近似地等于砝码的重力 实验过程中应使砝码质量远小于滑块的质量 一般要使10m码 m滑 1 在 探究加速度与外力 质量的关系 的实验中 如果测得某一物体质量m一定时 a与f的关系的有关数据资料如下表所示 1 根据表中数据 画出a f图像 2 由a f图像可以判定 当m一定时 a与f的关系为 解析 1 根据实验数据 以加速度为纵轴 以外力为横轴 描点作a f图像如图所示 2 由图可知a f图像是一条直线 故可得 在小车质量m一定时 加速度a与外力f成正比 答案 见解析 自学教材 保持砝码的质量不变 以维持滑块所受的不变 通过在滑块上增加或减少橡皮泥来改变滑块的 得出物体受力不变时加速度与之间的定量关系 合外力 质量 质量 重点诠释 1 实验目的探究物体所受合外力一定时 物体的加速度与质量的定量关系 2 实验原理 1 质量的求法 滑块的质量 橡皮泥的质量 2 加速度的求法 由v22 v12 2as求得 3 实验装置气垫导轨全套装置 4 实验过程 1 让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动 记录下滑块通过光电门的速度 砝码的质量 两光电门间的距离 2 保持滑块牵引力不变 用橡皮泥增加 或减少 滑块的质量的大小 重复3次 3 设计实验表格如下表所示 将对滑块牵引力不变时的实验数据记录入表格并进行分析 对滑块的牵引力f n 5 实验数据的图像表示 为了将上述表格中的数据表示出来 用纵坐标表示物体的加速度 若用横坐标表示物体的质量 则由实验数据作出a m关系如图4 3 4甲所示 若用横坐标表示质量的倒数 则由实验数据作出a 1 m关系图像如图4 3 4乙所示 图4 3 4 5 实验结论由数据和图像分析得出的结论 当物体所受合外力不变时 物体的加速度大小与质量的倒数成正比 2 在某一次实验中 当物体受到合外力一定时 测得加速度与质量的关系数据 实验装置如图4 3 5所示 如下表所示 由此定性分析加速度a与质量m的关系 图4 3 5 解析 分析实验数据可得出结果 物体质量从2 00kg到1 00kg越来越小 其对应的加速度从2 04m s2到3 98m s2越来越大 此时的条件是 物体所受合外力保持不变 即当物体所受的合外力保持不变时 物体的质量越小 则其加速度越大 这就是加速度与质量的定性关系 答案 见解析 表一 表二 1 在图4 3 6所示的相应坐标系中根据表一 表二所给数据作出确定物理量的图像 图4 3 6 答案 1 如图所示 借题发挥 描点作图像时 标度要选取合理 作图像时要注意让尽可能多的点在直线上 不在直线上的点尽量均匀分布于直线两侧 在平衡摩擦力前提下 图像应为一过原点的直线 这也是验证作图是否正确的重要依据 例2 用如图4 3 7甲所示的装置研究质量一定时加速度与作用力的关系 研究的对象是放在长木板上的小车 小车的质量为m 长木板是水平放置的 小车前端拴着细绳 跨过定滑轮 下面吊着砂桶 实验中认为细绳对小车的作用力f等于砂和桶的总重力mg 用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力f 用打点计时器测出小车的加速度a 得出若干组f和a的数据 然后根据测得的数据作出a f图像 一学生作出如图乙所示的图 像 发现横轴上的截距oa较大 明显超出了偶然误差的范围 这是由于在实验中 图4 3 7 思路点拨 正确理解实验原理并结合受力分析可得结论 解析 细绳对小车的拉力f达到一定的数值前 小车仍静止 表示木板的摩擦力不能忽略 同时也表明该同学做实验时 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 答案 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 图4 3 8 在上例实