第四章 课时2　实验：探究加速度与力、质量的关系（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）必修 第一册

课时2　实验：探究加速度与力、质量的关系 核心 目标 1．经历探究加速度与力、质量的关系实验的设计过程、用图像处理数据的过程、操作和测量的过程． 2．学会选择实验方案、收集信息获取证据，知道如何平衡摩擦力、减小系统误差，能从图像中发现物理规律． 考向1　实验原理、操作 1．加速度的测量 方法1：由__x＝at2__计算出加速度． 方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度． 2．力的测量：用__悬挂物重力__替代小车所受的拉力，就必须注意控制实验条件，把握好以下两点： (1) 平衡摩擦阻力：即通过垫高木板，让小车在不挂槽码时受到的阻力跟小车的重力沿斜面方向的分力平衡． (2) 让槽码的质量远小于小车的质量． 3．平衡摩擦力的注意点 (1) 不系重物，即不要给小车加任何牵引力． (2) 连好纸带接通打点计时器，反复调节倾角，纸带上打出的点迹均匀分布时，说明已经平衡了摩擦力． (3) 平衡摩擦力后，不管是改变槽码的质量还是改变小车的质量，都不需重新平衡摩擦力． 4．每条纸带必须满足在小车与车上所加重物的总质量远大于槽码的质量的条件下打出．只有如此，槽码的重力才可视为小车受到的拉力． 5．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并先接通电源，再放开小车，且在小车到达滑轮前按住小车． 6．注意事项 　(2024·深圳龙华期末质监)用图甲所示的实验装置研究小车加速度与其受力和质量的关系．主要实验步骤如下： 甲 (1) 安装好实验器材，接通打点计时器电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动． (2) 获得一条点迹清晰的纸带，如图乙所示，其中A、B、C、D、E为计数点，用x1、x2、x3、x4以及相邻两个计数点的时间间隔t来表示小车加速度的计算式a＝____． 乙 (3) 用弹簧测力计测出重物的重力G，当重物的质量__远小于__(填“等于”、“远大于”或“远小于”)小车的质量时，小车所受拉力F近似等于__G__． (4) 改变__重物的质量__(填“重物的质量”或“小车的质量”)，再重复上述步骤，获得多组数据a和F．得到的a－F图像如图丙所示．图线不过原点的原因是缺失__补偿阻力(或者平衡摩擦力)__步骤． 丙 解析：(2)由逐差法可知，小车加速度的计算式a＝． (3) 根据T＝Ma，以及mg－T＝ma，可得T＝mg，则当M m时可近似认为T＝mg．用弹簧测力计测出重物的重力G，当重物的质量远小于小车的质量时，小车所受拉力F近似等于G． (4) 保持小车的质量M不变，改变重物的质量m，再重复上述步骤，获得多组数据a和F．得到的a－F图像如图丙所示．图线不过原点，即当拉力到达一定值时小车才有加速度，可知原因是缺失补偿阻力(或者平衡摩擦力)步骤． 考向2　数据处理、误差分析 1．实验数据的处理方法———图像法、“__化曲为直__”法 作图时，要使尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线的两侧，远离的点直接舍去． (1) 研究加速度a和力F的关系，以加速度a为纵坐标，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图像，如图所示，若图像是一条通过原点倾斜的直线，就能说明a与F成正比． (2) 研究加速度a与质量M的关系如图所示，a－M图像是曲线，要判断它们之间是什么关系，相当困难．若a和M成反比，则a与 必成正比．采取“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，以为横坐标，作出a－图像，若 a－ 图像是一条过原点倾斜的直线，说明a与 成正比，即a与M成反比． 　 2．如果没有平衡摩擦力或摩擦力没有平衡好，实验中作出的a－F或a－图像不过原点． (1) 若出现图甲所示图线①，说明平衡摩擦力时，平衡过度了．即拉力F＝0时，已产生加速度，其加速度是由“重力的分力”形成的；若出现图线②，说明平衡摩擦力不够或根本没有平衡摩擦力，因为拉力为F0时才产生加速度． ... ...