2022~2023学年新教材高中物理教科版必修第一册第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力质量的关系（课件+学案）

(课件网) 2.实验：探究加速度与力、质量的关系 实验必备·自主学习 关键能力·合作探究 随堂演练·自主检测 课 标 要 求 思 维 导 图 1.认识影响加速度的因素———力与质量． 2．通过实验测得加速度、力和质量，分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图像． 3．能根据图像得出加速度与力、质量的关系． 4．体会控制变量法对研究问题的意义． 实验必备·自主学习 一、实验原理、思路及需要测量的物理量 1．实验原理 实验的探究方法———控制变量法． (1)保持研究对象即小车的质量不变，改变重物的质量，即改变拉力，测出小车运动对应的加速度，探究加速度是否正比于作用力． (2)保持重物的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出对应不同质量小车的加速度，探究加速度是否反比于质量． 2．基本思路 (1)加速度与力的关系 ①实验的基本思路：测量质量m一定的物体在不同的力F作用下的加速度a，分析a与F的关系． ②实验数据的分析：设计表，记录数据． 在图1所示的坐标系内，作出a - F图像． F/N a/(m·s－2) (2)加速度与质量的关系 ①实验的基本思路：F －定，测量不同质量m的物体在同一力F作用下的加速度a，分析a与m的关系． ②实验数据的分析：设计表，记录数据． 猜想：F相同，m越大，a越小，是否有“a与m成反比”或“a与m2成反比”？ 若a与m成反比，则a与成正比．作出a - 图像． m/kg a/(m·s－2) 3．三个物理量的测量方法 放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动．(装置如图所示) 实验中需要测量的物理量有三个：小车的加速度、小车所受的力、小车的质量． (1)小车质量的测量 利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量． (2)拉力的测量 当重物的质量远小于小车的质量时，可以认为重物的重力近似等于细绳对小车的拉力． (3)加速度的测量 在运动物体上连接一条穿过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来计算加速度．利用在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差Δx＝aT2求出加速度． [导学]　平衡摩擦力 (1)为何平衡摩擦力？ 为了让细绳拉小车的力等于小 车所受的合外力，即T＝F合． (2)平衡摩擦力应注意以下几点 ①不挂重物． ②垫高长木板远离滑轮的一端． ③连好纸带后接通打点计时器，调节倾角，当纸带上打出的点迹均匀分布时，说明已经平衡了摩擦力． 二、制定实验方案时应注意的两个问题 本实验有三个需要测量的物理量：a、F、m，质量m可由天平测量，a与F的测量方法如下． (1)测量(或比较)物体的加速度的方法． ①若物体做初速度为0的匀加速直线运动，测量位移x和时间t，由a＝计算加速度a. ②利用打点计时器打出的纸带，由公式Δx＝aT2求出加速度a. ③初速度为0的两个匀加速直线运动在相同时间内的位移分别为x1、x2，由x＝at2得＝，可测量不同情况下物体加速度的比值． (2)提供和测量物体所受的恒力． ①恒力的获得：在图1所示的实验器材中，可以在木板的下面垫一薄木块，用小车重力沿木板方向的分力平衡小车所受的摩擦力，从而使得在满足小盘和重物总质量远小于小车质量时，对小车的拉力约等于小盘和重物的总重力，即＝. ②恒力的大小：在图2所示的实验方案中，取两个质量相同的小车放在光滑水平面上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放有数目不等的砝码，使两小车自静止开始在不同拉力作用下做匀加速直线运动，小车所受拉力F的大小认为近似等于砝码和盘所受重力的大小(保证小车的质量比砝码和盘的总质量大得多). [拓展1]　改变M、m不需重新平衡摩擦力 平衡摩擦力时不挂重物，将长木板无滑轮一端下面垫高，调节长木板倾角即可．平衡摩擦力后，因为 Mg sin θ＝μMg cos ... ...