高中物理 3.2 牛顿第一定律（第2课时）课件 教科版必修1.ppt

3 2牛顿第一定律第二课时 第三章牛顿运动定律 高中物理 必修1 教科版 目标定位 1 实验器材 2 实验原理 实验的基本思想 控制变量法 预习导学 想一想 实验中小车的加速度怎样得到 答案通过打点计时器打出纸带 利用逐差法计算出小车的加速度 交流电源 刻度尺 天平 1 质量作用力 2 作用力质量 一 实验方案的设计 课堂讲义 1 三个物理量的测量方法 体会近似法 研究对象 放在 光滑 水平面 上的小车 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 当小桶和砂的质量远小于小车质量的情况下 可以认为小桶和砂的重力近似等于小车所受的拉力 合外力 即f mg 3 加速度的测量 由纸带根据公式 s at2 结合逐差法计算出小车的加速度 课堂讲义 2 实验数据的处理方法 图象法 化曲为直 法 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 然后作出图象 如图322所示 若图象是一条通过原点的直线 就能说明a与f成正比 图322 课堂讲义 2 研究加速度a与质量m的关系 如图323所示 因为a m图象是曲线 检查a m图象是不是双曲线 就能判断它们之间是不是反比例关系 但检查这条曲线是不是双曲线 相当困难 图323 二 实验步骤 课堂讲义 1 用天平测出小车的质量m 并把数值记录下来 2 按图4所示的装置把实验器材安装好 小车上先不系绳 3 平衡摩擦力 在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块 反复移动木块位置 直到轻推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 课堂讲义 4 在小桶里放入适量的砂 通过细绳系在小车上 在小车上加放适量的砝码 用天平测出小桶和砂的质量m 记录下来 接通电源 放开小车 待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带 并设计表格如下 5 保持小车的质量不变 改变砂和小桶的质量 按步骤4再做5次实验 6 在每条纸带上选取一段比较理想的部分 算出每条纸带对应的加速度的值 填入表格中 课堂讲义 7 用纵坐标表示加速度 横坐标表示作用力 根据实验结果画出小车运动的a f图象 从而得出a f的关系 三 误差分析 课堂讲义 四 注意事项 1 实验中小车靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车 2 在平衡摩擦力时 不要悬挂小桶 但小车应连着纸带且接通电源 用手轻轻地给小车一个初速度 如果在纸带上打出的点的间隔均匀 表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡 3 改变砂的质量过程中 要始终保证砂桶 包括砂 的质量远小于小车的质量 4 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点 不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧 但若遇到个别偏离较远的点可舍去 课堂讲义 例1 用如图325所示的装置研究在作用力f一定时 小车的加速度a与小车质量m的关系 某位同学设计的实验步骤如下 a 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 b 按图装好实验器材 c 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶 d 将电磁打点计时器接在6v电压的蓄电池上 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量 e 保持小桶及其中砂子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每次增加后的m值 重复上述实验 f 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 g 作a m关系图象 并由图象确定a m关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在 步实验之后 2 在上述步骤中 有错误的是 应把 改为 3 在上述步骤中 处理不恰当的是 应把 改为 图325 课堂讲义 a 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 b 按图装好实验器材 c 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶 d 将电磁打点计时器接在6v电压的蓄电池上 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量 e 保持小桶及其中砂子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每次增加后的m值 重复上述实验 f 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 g 作a m关系图象 并由图象确定a m关系 必须平衡摩擦力 交流电 例1 用如图325所示的装置研究在作用力f一定时 小车的加速度a与小车质量m的关系 某位同学设计的实验步骤如下 a 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 b 按图装好实验器材 c 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶 d 将电磁打点计时器接在6v电压的蓄电池上 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量 e 保持小桶及其中砂子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每次增加后的m值 重复上述实验 f 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 g 作a m关系图象 并由图象确定a m关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在 步实验之后 2 在上述步骤中 有错误的是 应把 改为 3 在上述步骤中 处理不恰当的是 应把 改为 课堂讲义 图325 平衡摩擦力 b 步骤d 6v电压的蓄电池 6v以下交流电压的学生电源 步骤g a m 课堂讲义 借题发挥 平衡摩擦力的方法 将不带定滑轮的一端适当垫高 在不挂托盘情况下 使小车带动着纸带 打点计时器打点时 沿长木板恰好做匀速直线运动 目的 使托盘与砝码的重力等于小车受到的合力 课堂讲义 例2 在 探究加速度与力 质量的关系 活动中 某小组设计了如图326所示的实验装置 图中上下两层水平轨道表面光滑 两小车前端系上细线 细线跨过滑轮并挂上砝码盘 两小车尾部细线连到控制装置上 实验时通过控制装置使两小车同时开始运动 然后同时停止 1 在安装实验装置时 应调整滑轮的高度 使 为减小系统误差 应使砝码盘和砝码的总质量 选填 远大于 远小于 或 等于 小车的质量 2 本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小 能这样比较 是因为 图326 平行 细线与轨道平行 或水平 远小于 整体 小车 两小车从静止开始做匀加速直线运动 运动时间相等 课堂讲义 3 实验中获得数据如下表所示 小车 的质量均为200g 在第1次实验中小车 从a点运动到b点的位移如图7所示 请将测量结果填到表中空格处 通过分析 可知表中第 次实验数据存在明显错误 应舍弃 图7 0 50cm 23 86cm 23 36 对比数据 3 例3 探究加速度与力 质量的关系 的实验装置如图328甲所示 1 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图4 2 8乙所示 计时器打点的时间间隔为0 02s 从比较清晰的点起 每5个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度大小a m s2 结果保留两位有效数字 课堂讲义 图328 t 0 1s x1 3 52cmx2 3 68cmx3 3 83cm x2 x1 a1t2x3 x2 a2t2 0 16 2 平衡摩擦力后 将5个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中 测量小车的加速度 小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力f的实验数据如下表 请根据实验数据在图329中作出a f的关系图象 3 根据提供的实验数据作出的a f图线不通过原点 请说明主要原因 课堂讲义 图329 砝码盘的重力为f0 截距 课堂讲义 借题发挥 实验中作出的a f图象有时不过原点 主要原因是 实验中没有考虑砝码托盘的质量 误将砝码的重力等于拉力f 或是平衡摩擦力时垫得太高了 会出现图象甲的情况 砝码托盘的重力或平衡摩擦过度的力 实验中没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不充分 会出现图象乙的情况 摩擦力或平衡摩擦不足部分 1 在探究加速度与力 质量的关系实验中 小车及车中砝码的质量用m表示 盘及盘中砝码的质量用m表示 小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出 1 当m与m的大小关系满足 时 才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 2 一组同学在做加速度与质量的关系实验时 保持盘及盘中砝码的质量一定 改变小车及车中砝码的质量 测出相应的加速度 采用图象法处理数据 为了比较容易地观测加速度a与质量m的关系 应该做a与 的图象 对点练习 整体 小车 a与m成反比 3 乙 丙同学用同一装置做实验 画出了各自得到的a 图线如图3211所示 两个同学做实验时的盘及盘中砝码的质量m乙 填 大于 小于 或 等于 m丙 对点练习 图3211 斜率 大于 对点练习 2 在 探究加速度与力 质量的关系 实验中 1 为了探究小车 包括里面所装钩码 总质量m一定时 加速度a与合力f的定量关系 需要在砝码盘里面添加砝码来改变小车所受到的合力 砝码质量m和小车总质量m分别选取下列四组值 a m 500g m分别为50g 70g 100g 125gb m 500g m分别为20g 30g 40g 50gc m 200g m分别为50g 70g 100g 125gd m 200g m分别为30g 40g 50g 60g若其他操作都正确 那么应该选用 组值 选填字母代号 进行实验时的实验误差较小 要保证绳子的拉力约等于m的重力 m m b 对点练习 2 在 探究加速度与力 质量的关系 实验中 2 如图3212是实验中得到的一条已打点的纸带 纸带上的a