教科版高中物理必修第一册 第四章 牛顿运动定律2探究加速度与力、质量的关系 课件(共54张PPT)

(课件网) 2．探究加速度与力、质量的关系 　　　　 第四章　牛顿运动定律 1．了解实验原理和利用控制变量法进行实验的方法。 2．会采用不同实验方案探究加速度与力、质量的关系，培养学生的探究思维能力。 3．通过图像分析加速度与力、质量的关系，培养学生科学的推理能力。 素养目标 探究过程　梳理要点 一、实验原理 1．实验方法———控制变量法 (1)控制小车的质量M不变，通过改变砝码的个数改变小车所受的拉力F，探究加速度a与力F的关系。 (2)控制托盘和砝码的总质量m不变，即拉力F不变，改变小车的质量M，探究加速度a与质量M的关系。 2．要测量的物理量 (1)小车与其上砝码的总质量M。 (2)小车受到的拉力F(托盘和砝码的总重力)。 (3)小车的加速度a。 二、实验器材 小车、托盘和砝码、细绳、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。 三、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．按如图所示的装置把实验器材安装好(小车上先不系细绳)。 3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动垫木位置，启动打点计时器，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(纸带上相邻点间距相等)，此时小车重力沿斜面方向的分力等于打点计时器对纸带的阻力、长木板对小车的摩擦阻力和他阻力之和。 4．用细绳绕过定滑轮系在小车上，另一端挂上托盘和砝码。保持小车质量不变，改变砝码的个数，以改变小车所受的拉力。处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中。 表1　小车质量一定 拉力F/N 加速度a/(m·s-2) 5．保持砝码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上加放砝码，改面小车的质量，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中。 表2　小车所受的拉力一定 小车质量M/kg 加速度a/(m·s-2) 四、数据处理 1．分析加速度a与力F的定量关系 由表1中记录的数据，以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a-F图像，如图甲所示，若图像是一条通过原点的直线，说明a与F成正比。 3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受拉力F成正比。 (2)保持拉力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 五、误差分析 1．在实验中，我们认为托盘和砝码的重力就等于小车所受的合力。但这是有误差的，只有在小车质量远大于托盘和砝码质量，且长木板合理倾斜的情况下，实验结果才比较理想。 2．质量测量、长度测量中也存在偶然误差，可通过多次测量取平均值的方法来减小误差。 3．平衡摩擦力不准而造成误差。 4．描点作图时存在误差。 返回 合作交流　应用拓展 一　教材原型实验 某同学利用如图甲所示的实验装置，探究小车的加速度和它所受拉力F的关系。 (1)除备有4个50 g钩码外，另有下列实验器材备选： A．质量为300 g的小车 B．质量为2 kg的小车 C．输出电压为6 V的直流电源 D．输出电压为6 V的交流电源 为保证实验成功，选用的实验小车应为___，电源应为___。(填字母代号) 例1 B D 当m M时，即钩码总质量m远小于小车和砝码的总质量M时，绳子的拉力近似等于钩码的总重力，由题意可知，选用的实验小车应为质量为2 kg的小车，故选B；电磁打点计时器接输出电压6 V的交流电源，故选D。 (2)某同学正确选择实验器材后，通过实验得到如图乙所示的a-F图像，造成图线未过坐标原点的原因是_____。 平衡摩擦力时，木板倾角过大 由题图乙可知，a-F图像不过原点，在a轴上有截距，即F＝0时有加速度，这是由于在平衡摩擦力时，木板被垫得太高，木板倾角过大，平衡摩擦力太过造成的。 某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验，图甲为实验装置简图。 (1) ... ...