第四章 第2节　探究加速度与力、质量的关系（课件 学案）高中物理 教科版（2019）必修 第一册

第2节　探究加速度与力、质量的关系 一、实验目的 1.探究加速度与力、质量的关系。 2.学会用控制变量法探究物理规律。 二、实验原理与设计 1.实验的基本思想———控制变量法 （1）变量的控制要求 在物理实验中，要注意控制实验过程中的不同变量。 （2）设计思路 ①若讨论加速度与受力的关系，应控制质量不变。 ②若讨论加速度与物体质量的关系，应控制受力不变。 2.实验原理 （1）保持小车质量M不变 通过增减砝码的方式改变作用于小车的力F，测出小车相应的加速度a，则可得a与F的关系。 （2）保持拉力F不变 通过在小车上增减砝码的方式改变小车的质量M，测出相应的加速度a，则可得a与M的关系。 3.实验设计———三个物理量的测量方法 （1）拉力的测量 ①平衡小车所受阻力。 a.将木板一端垫高； b.使小车不挂重物时能匀速运动； c.这种情况下，小车重力沿斜面的分力恰好抵消其所受摩擦力和阻力。 ②使小车所受拉力等于砝码的重力。 只有所挂砝码的质量远小于小车的质量时，才可以近似认为砝码的重力等于对小车的拉力，即F≈mg。 （2）研究对象质量的测量 ①利用天平测出小车的质量。 ②为了改变小车质量，可在小车中增减砝码。 （3）加速度的测量 ①原理：放在长木板上的小车在拉力的作用下做匀加速直线运动，即Δx＝aT2。 ②应用刻度尺测量计数点之间的距离。 ③利用逐差法计算对应的加速度大小。 三、实验器材 　带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细线、天平、砝码、打点计时器、纸带、交变电源、刻度尺。 四、实验步骤 1.安装实验器材 将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。 2.平衡摩擦力 用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直到小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。 3.悬挂砝码 在细线一端挂上砝码，另一端通过定滑轮系在小车前端。 4.收集纸带数据 将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，并让小车由静止释放。打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度。 5.改变小车受力 （1）保持小车的质量不变，通过增加砝码的数量，增加砝码的总质量（总质量仍远小于小车质量）。 （2）重复步骤4，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂砝码的总重力m2g、m3g、… 6.改变小车质量 （1）保持砝码（小车所受的拉力）不变，通过增加或减少小车上的砝码的方式，改变小车的质量，接通电源后放开小车，用纸带记录小车的运动情况。取下纸带，并在纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M1。 （2）继续在小车上增加砝码，重复步骤4，多做几次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2、M3、… 7.求加速度 用公式a＝，求得小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据处理。 五、数据处理 1.列F、a数据收集表 把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中： 实验序号 1 2 3 4 5 F/N a/（m·s－2） 2.作a-F图像 以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a-F图像，用曲线拟合测量点，找出规律，分析a与F的关系。 3.列M、a收集表格 把不同质量的小车（小车和砝码）在相同力的作用下产生的加速度填在表中： 物理量 1 2 3 4 5 M/kg /kg－1 a/（m·s－2） 4.作a-图像 分别以a为纵坐标、M和为横坐标，根据数据作a-M图像和a-图像，分析a与M的关系。 5.实验结论 （1）对同一物体，当M不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。 （2）对不同物体，当F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。 六、误差分析 1.图像不过原点 实验中作出的a-F图像有时不过原点，如图所示。 造成这种现象的主要原因是平衡摩擦力不够（或过度）。图甲的情况说明还没有挂砝码便已经出现了加速度，原因是平衡摩擦力过度，长木板倾角过大；图乙的情况说明拉力比较小时物体没有运动，原 ... ...