高中物理 第1部分 第三章 第2節(jié)《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》課件 教科版必修1

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1、第第三三章章第第2 2節(jié)節(jié)理解理解教材新知教材新知把握把握熱點考向熱點考向考向一考向一考向二考向二 應用應用創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練隨堂基礎(chǔ)鞏固隨堂基礎(chǔ)鞏固 一、實驗目的一、實驗目的 (1)學會用控制變量法探究物理規(guī)律。學會用控制變量法探究物理規(guī)律。 (2)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。 二、實驗原理二、實驗原理 1影響物體加速度的因素影響物體加速度的因素 物體質(zhì)量相同時，受到的合外力越大，加速度越大；物體質(zhì)量相同時，受到的合外力越大，加速度越大；受到的合外力越小，加速度越小。受到的合外力越小，加速度越小。 物體所受合外力一定時，質(zhì)量大的物體加速度小，物體所受合外力一定時，質(zhì)

2、量大的物體加速度小，質(zhì)量小的物體加速度大。質(zhì)量小的物體加速度大。 2F與與a的求法的求法 F的求法：小車質(zhì)量越大，則小車所受拉力越接近的求法：小車質(zhì)量越大，則小車所受拉力越接近砝碼的重力。砝碼的重力。 a的求法：在小車上連接紙帶，利用打點計時器在的求法：在小車上連接紙帶，利用打點計時器在紙帶上打點記錄小車的運動情況，通過測量紙帶上的點紙帶上打點記錄小車的運動情況，通過測量紙帶上的點跡求出加速度的大小。跡求出加速度的大小。 3探究法探究法控制變量法控制變量法 加速度加速度a和質(zhì)量和質(zhì)量m、外力、外力F都有關(guān)系。研究它們之間的都有關(guān)系。研究它們之間的關(guān)系時，先保持質(zhì)量不變，測量物體在不同的力的作用

3、下關(guān)系時，先保持質(zhì)量不變，測量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系；再保持物體所受外力的加速度，分析加速度與力的關(guān)系；再保持物體所受外力不變，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析不變，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。這種先控制某些參量不變，研究另加速度與質(zhì)量的關(guān)系。這種先控制某些參量不變，研究另兩個參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法。兩個參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法。 三、實驗器材三、實驗器材 砝碼，一端有定滑輪的長木板，細繩，紙帶，導砝碼，一端有定滑輪的長木板，細繩，紙帶，導線，夾子，小盤，天平，小車，打點計時器，交流電線，夾子，

4、小盤，天平，小車，打點計時器，交流電源，刻度尺。源，刻度尺。 四、實驗步驟四、實驗步驟 (1)用天平測出小車和小盤用天平測出小車和小盤(包括其中砝碼包括其中砝碼)的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來。，并把數(shù)值記錄下來。 (2)按圖按圖321所示將實驗器材安裝好所示將實驗器材安裝好(小車上不系繩小車上不系繩)。 圖圖321 (3)把長木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，以平把長木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，以平衡摩擦力。衡摩擦力。 (4)將小盤通過細繩系在小車上，接通電源放開小將小盤通過細繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上車，用紙帶記錄小

5、車的運動情況；取下紙帶并在紙帶上標上號碼及此時所掛小盤的重力標上號碼及此時所掛小盤的重力m0g。 (5)保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤(包括其中砝碼包括其中砝碼)的質(zhì)量重復步驟的質(zhì)量重復步驟(4)多做幾次實驗。每次小車從同一位多做幾次實驗。每次小車從同一位置釋放，并記錄好相應紙帶。置釋放，并記錄好相應紙帶。 (6)保持小車所受合力不變，在小車上加砝碼，并保持小車所受合力不變，在小車上加砝碼，并測出小車和放上砝碼后的總質(zhì)量測出小車和放上砝碼后的總質(zhì)量M1，接通電源放開小，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶并在紙帶上車，用紙帶記錄小車的運動情況，取下紙帶

6、并在紙帶上標上號碼。標上號碼。 (7)繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復步驟(6)，多做幾，多做幾次實驗，并記錄好相應紙帶。次實驗，并記錄好相應紙帶。五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理(1)把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：實驗次數(shù)實驗次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車受力小車受力F/N1234圖圖322 由以上數(shù)據(jù)畫出它的由以上數(shù)據(jù)畫出它的aF關(guān)系圖像關(guān)系圖像如圖如圖322所示。所示。 通過通過aF關(guān)系圖像，我們可以得關(guān)系圖像，我們可以得出小車的加速度出小車的加速度a與力與力F成正比。成正比。 (2)把不同質(zhì)量的小車在相同力作

7、用下產(chǎn)生的加速度把不同質(zhì)量的小車在相同力作用下產(chǎn)生的加速度填在下表中：填在下表中： 實驗次數(shù)實驗次數(shù)加速度加速度a/(ms2)小車質(zhì)量小車質(zhì)量M/kg1234圖圖323 六、注意事項六、注意事項 (1)平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦平衡摩擦力時不要掛重物，整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車及力后，不管以后是改變盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。 (2)實驗中必須滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠大于小盤和實驗中必須滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠大于小盤和砝碼的總質(zhì)量。只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視砝碼的

8、總質(zhì)量。只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等。為與小車受到的拉力相等。 (3)各紙帶上的加速度都應是該紙帶上的平均加速度。各紙帶上的加速度都應是該紙帶上的平均加速度。 (4)作圖像時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在作圖像時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能地對稱分布在所作直線兩側(cè)。離直線直線上的點應盡可能地對稱分布在所作直線兩側(cè)。離直線較遠的點是錯誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。較遠的點是錯誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。 (5)小車應靠近打點計時器，且先接通電源再放手。小車應靠近打點計時器，且先接通電源再放手。 七、誤差分析七、誤差分析 (1)質(zhì)量的測量、紙帶上打

9、點計時器打點間隔距離的質(zhì)量的測量、紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量、細繩或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。測量、細繩或紙帶不與木板平行等都會造成誤差。 (2)因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差。本實驗中用小盤及因?qū)嶒炘聿煌晟圃斐烧`差。本實驗中用小盤及砝碼的總重力代替小車受到的拉力砝碼的總重力代替小車受到的拉力(實際上小車受到的拉實際上小車受到的拉力要小于小盤及砝碼的總重力力要小于小盤及砝碼的總重力)，存在系統(tǒng)誤差。小盤及，存在系統(tǒng)誤差。小盤及砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小砝碼的總質(zhì)量越接近小車的質(zhì)量，誤差就越大；反之，小盤及砝碼的總質(zhì)量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小。盤及砝碼的總質(zhì)

10、量越小于小車的質(zhì)量，誤差就越小。 (3)平衡摩擦力不準造成誤差。平衡摩擦力不準造成誤差。對實驗原理和步驟的理解對實驗原理和步驟的理解 例例1用如圖用如圖324所示的裝置研究所示的裝置研究在作用力在作用力F一定時，小車的加速度一定時，小車的加速度a與小與小車質(zhì)量車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學設(shè)計的實驗的關(guān)系，某位同學設(shè)計的實驗步驟如下：步驟如下： A用天平稱出小車和小盤的質(zhì)量；用天平稱出小車和小盤的質(zhì)量； B按圖安裝好實驗器材；按圖安裝好實驗器材； C把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤；把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛小盤；圖圖324 D將電火花打點計時器接在將電火花打點計時器接在220 V電壓的直

11、流電源上，電壓的直流電源上，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標明小車質(zhì)量；并在紙帶上標明小車質(zhì)量； E保持小盤及盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，增加小車上的保持小盤及盤內(nèi)砝碼的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復上述實驗；值，重復上述實驗； F分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值；分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值； G作作aM關(guān)系圖像，并由圖像確定關(guān)系圖像，并由圖像確定a、M關(guān)系。關(guān)系。 (1)該同學漏掉的重要實驗步驟是該同學漏掉的重要實驗步驟是_，該步驟應，該步驟應排

12、在排在_步實驗之后。步實驗之后。 (2)在上述步驟中，有錯誤的是在上述步驟中，有錯誤的是_，應把，應把_改為改為_。 (3)在上述步驟中，處理不恰當?shù)氖窃谏鲜霾襟E中，處理不恰當?shù)氖莀，應把，應把_改為改為_。用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)用圖像法處理實驗數(shù)據(jù) 例例2“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖的實驗裝置如圖325甲所示。甲所示。圖圖325 (1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示。打點計時器打點的時間間隔為條紙帶如圖乙所示。打點計時器打點的時間間隔為0.02 s。從比較清晰

13、的點起，每從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。該小車的加速度點之間的距離。該小車的加速度a_m/s2。(結(jié)果保留結(jié)果保留兩位有效數(shù)字兩位有效數(shù)字) (2)平衡摩擦力后，將平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上。個相同的砝碼都放在小車上。掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度。小車的加速度盤中，測量小車的加速度。小車的加速度a與砝碼盤中砝與砝碼盤中砝碼總重力碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：的實驗數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力砝碼盤中砝碼總重力F(N)0.19

14、6 0.392 0.588 0.784 0.980加速度加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖326中作出中作出aF的關(guān)系圖像。的關(guān)系圖像。圖圖326 (3)根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點。圖線不通過原點。請說明主要原因。請說明主要原因。(2)根據(jù)所給數(shù)據(jù)描點，作出圖像如圖所示。根據(jù)所給數(shù)據(jù)描點，作出圖像如圖所示。 (3)小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝小車、砝碼盤和砝碼組成的系統(tǒng)所受合外力為砝碼盤和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計了砝碼盤的重力，碼盤和砝碼的總重力，而表中數(shù)據(jù)漏計了砝碼盤的重力，導致合力導致合力F的測量值小于真實值，的測量值小于真實值，aF圖像不過原點。圖像不過原點。答案答案(1)0.16(0.15 也算對也算對)(2)見解析圖見解析圖(3)未計入砝碼盤的重力未計入砝碼盤的重力