高中物理必修一第四章第二节-实验-探究加速度与力-质量的关系优质课件精校版
34页1、第四章 牛顿运动定律,4.2 实验:探究加速度 与力、质量的关系,动力学的奠基者 英国科学家牛顿(1643-1727),牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。,温故知新:,牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。,力是产生加速度的原因,感受实例,加速度a与力F有关,感受实例,加速度a与质量m有关,F1赛车从0加速到时速100公里只需2.3秒,质量是惯性大小的量度,物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系?,提出问题,研究方法: 保持m不变,研究a 与F的关系; 保持F不变,研究a与m的关系。,猜想与假设,实验验证,思考:如何设计实验?,事实是不是这样呢?,m一定, a F; F一定, a1/m。,明确几个问题:,2.如何由实验得出结论?,1.怎么设计这个实验?,1.测量哪些量?,2.怎么测量?,数据处理: m不变时,a与F关系; F不变时,a与m关系。,a、F、m,m:,a:,F:,天平,求出物体所 受的合力,实验设计: 参考方案一:用打点计时器探究,小
2、车:,打点计时器:测量小车运动过程中的加速度,钩码:重力提供拉力,研究对象,可用天平称其质量,合力F=?,G,FN,F,f,平衡摩擦力:,钩码重力近似等于绳子拉力,用以表示小车受到的合外力F,G,G1,FN,f,G1平衡摩擦力f。,实验步骤:,1.用天平测出小车的质量。,2.安装好实验装置,在小车上装好纸带,纸带另一端穿 过计时器限位孔,调整木板倾斜程度,平衡摩擦力。,3.控制小车质量不变,用细线将钩码与小车相连(钩码 质量远小于小车质量),打开打点计时器,释放小车, 测出一组数据。,4.改变钩码质量,多测几组数据。,5.控制钩码质量不变,改变小车质量,再测几组数据。,演示实验:探究加速度a与力F的关系,Excel数据处理,数据采集与处理,链接,演示实验:探究加速度a与质量m的关系,Excel数据处理,数据采集与处理,实验结论:,m一定时,aF,F一定时,a1/m,实验设计二:,设计对比实验,设计方案,保持小车 质量不变,不变 保持力,光电门,数字计时器,拓展探究,参考方案三:利用气垫导轨来探究,知识精析 一、控制变量法 1加速度是表示物体运动状态变化快慢的物理量根据事实经验,加速度与
3、物体的质量有关物体受力一定时,质量越小,加速度就越大加速度还与物体受力的大小有关,物体质量一定时,受力越大,其加速度越大 2控制变量法:加速度a和质量m、受力F都有关系研究它们之间的关系时,先保持质量不变,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,再保持物体所受的力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系这种先控制一个参量不变,研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法,三、平衡摩擦力的目的和方法 1目的:实验中小车要受到摩擦阻力的作用,增加了实验的难度垫高水平木板不带滑轮的一端,使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力,这样小车所受拉力即为合力,提高了实验成功率 2方法:不挂托盘,使小车拖着纸带,纸带通过打点计时器,并且使打点计时器处于工作状态,逐渐调节木板的倾角,使打下的纸带点间距相等,则说明小车做匀速直线运动,即平衡了摩擦力,四、实验注意事项 1平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力 2实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量只有如此,砝码和
4、小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 3各纸带上的加速度a,都应是该纸带上的平均加速度 4作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧离直线较远的点是错误数据,可舍去不予考虑 5小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手,五、误差分析 1质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差,拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差 2因实验原理不完善造成误差:本实验中用小盘及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及砝码的总重力),存在系统误差小盘及砝码的总质量越接近小车的质量,误差就越大;反之,小盘及砝码的总质量越小于小车的质量,误差就越小 3平衡摩擦力不准造成误差:在平衡摩擦力时,除了不挂小盘外,其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器),匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上点的距离相等,链接,方法指导 一、探究加速度与质量的关系 例1 某同学在实验中保持拉力不变,得到了小车加速度随质量变化的一组数据,如下表所示,请你在图212甲方格纸中建立合适坐标系并画出能直观反映出加速度与质量关系的图线 解析 先确定坐
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