《实验探究加速度与力 质量的关系》物理精品课件(修改)

1、人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 第二节第二节 实验实验:探究加速度与力探究加速度与力 质量的关系质量的关系 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 知识与技能知识与技能 1探究加速度与力的关系探究加速度与力的关系 2探究加速度与质量的关系探究加速度与质量的关系 3掌握利用图象处理数据方法掌握利用图象处理数据方法 学习目标学习目标 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 (1)了解如何描述物体的运动状态，明确物体运动状态了解如何描述物体的运动状态，明确物体运动状态 的改变必有加速度的改变必有加速度 (2)掌握一种科学的研究方法掌握一种科学的研究方法控制变量法

2、控制变量法 (3)理解加速度和力、质量的关系，并知道得出这个关理解加速度和力、质量的关系，并知道得出这个关 系的实验思想和实验方法系的实验思想和实验方法 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 (1)采用控制变量法采用控制变量法 当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们 设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的 变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法本变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法本 实验有实验有F、m、a三个参量，研究加速度三个参量，研究加速度a与

3、与F及及m的关系时，的关系时， 我们应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关我们应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关 系在该实验中要求先控制小车的质量系在该实验中要求先控制小车的质量m不变，改变小车不变，改变小车 所受的拉力所受的拉力F，讨论，讨论a与与F的关系；再控制小车所受的拉力的关系；再控制小车所受的拉力F 不变改变小车的质量不变改变小车的质量m，讨论，讨论a与与m的关系的关系 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 (2)要测量的物理量要测量的物理量 小车与其上砝码的总质量小车与其上砝码的总质量m用天平测出用天平测出 小车受的拉力小车受的拉力F用天平测出小盘和

4、盘内砝码的总质用天平测出小盘和盘内砝码的总质 量量m，由，由Fmg算出算出 小车的加速度小车的加速度a通过打点计时器打出的纸带测算通过打点计时器打出的纸带测算 出出 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 (4)怎样提供和测量物体所受的恒力怎样提供和测量物体所受的恒力 在下图中，用钩码牵引小车，使小车做匀加速运动的在下图中，用钩码牵引小车，使小车做匀加速运动的 力，与钩码的重力相等因此，增减钩码的个数就可以改力，与钩码的重力相等因此，增减钩码的个数就可以改 变小车受到的合力变小车受到的

5、合力 当然这是有误差的，应当平衡掉摩擦力并且保持小车当然这是有误差的，应当平衡掉摩擦力并且保持小车 及车中砝码的质量远远大于钩码的质量，才能这样近似认及车中砝码的质量远远大于钩码的质量，才能这样近似认 为小车所受的合力等于钩码的重力为小车所受的合力等于钩码的重力 平衡摩擦力时，不对小车施加拉力，只在木板无滑轮平衡摩擦力时，不对小车施加拉力，只在木板无滑轮 的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置使小车做匀速运的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置使小车做匀速运 动，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止动，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物

6、理 打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮 的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有带有 一套砝码一套砝码)、刻度尺、刻度尺 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 1用天平测出小车和重物的质量分别为用天平测出小车和重物的质量分别为m、m，并，并 把数值记录下来把数值记录下来 2按图将实验器材安装好按图将实验器材安装好(小车上不系绳小车上不系绳) 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 3平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面

7、垫一薄木 板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重 物的小车在斜面上做匀速直线运动为止物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距纸带上相邻点间距 相等相等) 4将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车， 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 码及此时所挂重物的重力码及此时所挂重物的重力mg. 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 5保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重保持小车的质量不变，改变所挂重物

8、的重力，重 复步骤复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记 录好相应纸带及重物的重力录好相应纸带及重物的重力m1g、m2g 6保持小车所受合外力不变，在小车上加放砝码，保持小车所受合外力不变，在小车上加放砝码， 并测出小车与所放砝码的总质量并测出小车与所放砝码的总质量m，接通电源，放开小车，接通电源，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 码码 7继续在小车上加放砝码，重复步骤继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实，多做几次实 验，在每次得到的纸带上标上号码验，

9、在每次得到的纸带上标上号码 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 1物体的质量一定，加速度与受力的关系物体的质量一定，加速度与受力的关系 实验序号 加速度a/ms2小车受力F/N 1 2 3 由表中数据，作出由表中数据，作出aF图象，并得出结论图象，并得出结论 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 2物体的受力一定，加速度与质量的关系物体的受力一定，加速度与质量的关系 实验序号实验序号 加速度加速度a/ms 2 小车质量小车质量m/kg 1 2 3 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 1整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘整个实验平衡了摩擦力后，不管

10、以后是改变小盘 和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新 平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小车所受动力平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小车所受动力(小车重力沿小车重力沿 斜面方向的分力斜面方向的分力)与小车所受阻力与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和包括小车所受摩擦力和 打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力)大小相等平衡大小相等平衡 摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给 小车一个初速度，若在纸带上打出的点的间隔是均匀的，小车一个初速度，若在纸带上打

11、出的点的间隔是均匀的， 则表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木板的位置则表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木板的位置 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 2平衡摩擦力后，每次实验时必须满足在小车上所平衡摩擦力后，每次实验时必须满足在小车上所 加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进 行只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到行只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到 的拉力相等的拉力相等 3改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打 点计时器点计时器(或尽量远

12、离定滑轮的一端或尽量远离定滑轮的一端)，并应先接通电源，并应先接通电源， 再放开小车，且在小车到达定滑轮前应按住小车再放开小车，且在小车到达定滑轮前应按住小车 4各纸带的加速度各纸带的加速度a，都应是该纸带的平均加速度，都应是该纸带的平均加速度 5作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线 上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 1小车质量小车质量m应比重物的质量应比重物的质量m大得多，其原理将大得多，其原理将 在后面的牛顿运动定律的应用中专门讨论二者差

13、距越小，在后面的牛顿运动定律的应用中专门讨论二者差距越小， 图象线性越差图象线性越差 2夹口的密合性能差是造成误差的原因之一由于夹口的密合性能差是造成误差的原因之一由于 小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有 些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车 仍向前运动，这些都是造成位移误差的原因仍向前运动，这些都是造成位移误差的原因 3小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰到定滑小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰到定滑 轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移

14、偏轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移偏 小，产生误差小，产生误差 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 4两个图象的分析两个图象的分析 如出现图中如出现图中的直线，说明平衡摩擦力时，平衡过度的直线，说明平衡摩擦力时，平衡过度 了即拉力了即拉力F0时，已产生加速度，其加速度是由多余重时，已产生加速度，其加速度是由多余重 力的分力造成的力的分力造成的 图上中图上中的直线，说明平衡摩擦力不够，因为拉力为的直线，说明平衡摩擦力不够，因为拉力为 F0时才产生加速度时才产生加速度 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 例例1在做在做“探究加速度与力、质量的关系探究加速

15、度与力、质量的关系”的实验时，的实验时， 计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和和F关系关系 的有关资料记录在表一中将测得的反映加速度的有关资料记录在表一中将测得的反映加速度a和质量和质量M 关系的有关资料记录在表二中关系的有关资料记录在表二中 a/(ms2)1.984.065.958.12 F/N1.002.003.004.00 典型例题解析典型例题解析 表一表一 a/(ms2)2.042.663.233.98 /kg10.500.670.801.00 表二表二 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 a/(ms2)1.984.06

16、5.958.12 F/N1.002.003.004.00 表一表一 a/(ms2)2.042.663.233.98 /kg10.500.670.801.00 表二表二 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 (2)正比关系；反比关系正比关系；反比关系(3)0.5kg(4)4N 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 变式训练变式训练1若测得某一物体受力若测得某一物体受力F一定时，一定时，a与与M的的 关系数据如下表所示关系数据如下表所示 a/(ms 2) 2.04 2.66 3.23 3.98 M/kg2.00 1.50 1

17、.25 1.00 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 分析：分析：解决此类问题首先应根据已知数据作出图象，解决此类问题首先应根据已知数据作出图象， 再根据图象研究物理量间的关系此题如果作出再根据图象研究物理量间的关系此题如果作出aM图象图象 (如图如图)，该图象是曲线，无法确定加速度与质量的关系，该图象是曲线，无法确定加速度与质量的关系 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 例例2做做“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验，主的实验，主 要的步骤

18、有：要的步骤有： A将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上，取将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上，取 两个质量相等的小车，放在光滑的水平长木板上两个质量相等的小车，放在光滑的水平长木板上 B打开夹子，让两个小车同时从静止开始运动，小打开夹子，让两个小车同时从静止开始运动，小 车运动一段距离后，夹上夹子，让它们同时停下来，用刻车运动一段距离后，夹上夹子，让它们同时停下来，用刻 度尺分别测出两个小车在这一段相同时间内通过的位移大度尺分别测出两个小车在这一段相同时间内通过的位移大 小小 C分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移 大小与小车所受的水平拉

19、力的大小的关系，从而得到质量大小与小车所受的水平拉力的大小的关系，从而得到质量 相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 D在小车的后端也分别系上细绳，用一只夹子夹住在小车的后端也分别系上细绳，用一只夹子夹住 这两根细绳这两根细绳 E在小车的前端分别系上细绳，绳的另一端跨过定在小车的前端分别系上细绳，绳的另一端跨过定 滑轮各挂一个小盘，盘内分别放着数目不等的砝码，使砝滑轮各挂一个小盘，盘内分别放着数目不等的砝码，使砝 码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量，分别用天平码盘和盘内砝码的总质量

20、远小于小车的质量，分别用天平 测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量 上述实验步骤，正确的排列顺序是上述实验步骤，正确的排列顺序是_ 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 答案：答案：AEDBC 解析：解析：由该节的学习不难得出答案为由该节的学习不难得出答案为A、E、D、B、C. 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 规律总结：规律总结：(1)实验器材：打点计时器、纸带及复写纸实验器材：打点计时器、纸带及复写纸 片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、 低压交流电源、两根导线、天平

21、低压交流电源、两根导线、天平(带有一套砝码带有一套砝码)、刻度、刻度 尺尺 (2)实验步骤需要注意的问题：实验步骤需要注意的问题： 平衡摩擦力要适度，不能出现平衡不足或平衡过度平衡摩擦力要适度，不能出现平衡不足或平衡过度 的问题的问题 为保持纸带上所打第一个点时速度为零，需先通电为保持纸带上所打第一个点时速度为零，需先通电 后放车后放车 实验中需保证盘和盘中所放砝码的总质量实验中需保证盘和盘中所放砝码的总质量m与小车与小车 和砝码总质量和砝码总质量M的关系为的关系为mM. 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 变式训练变式训练2在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的

22、关系”的的 实验中，实验所需器材除了一端附有定滑轮的长木板、两实验中，实验所需器材除了一端附有定滑轮的长木板、两 个小车、细绳、两个砝码盘、夹子外，还需要哪些器材？个小车、细绳、两个砝码盘、夹子外，还需要哪些器材？ 答案：答案：砝码、天平、刻度尺砝码、天平、刻度尺 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 例例3实验：在实验：在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实的实 验中，实验装置如下图验中，实验装置如下图(1)所示所示 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 (1)为验证小车质量为验证小车质量M不变时，不变时，a与与F成正比小车质量成正比小车质量

23、M和沙及桶的质量和沙及桶的质量m分别选取下列几组数值：应该用哪组分别选取下列几组数值：应该用哪组 效果会好效果会好() AM500g，m分别为分别为50g、70g、100g、125g BM500g，m分别为分别为20g、30g、40g、50g CM200g，m分别为分别为50g、70g、100g、125g DM200g，m分别为分别为30g、40g、50g、60g 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 (2)有两位同学通过测量作出有两位同学通过测量作出aF图象，如上图图象，如上图(2)所所 示甲、乙中的示甲、乙中的A、B图线试分析：图线试分析： A图线不通过坐标原点的原因是图线不通

24、过坐标原点的原因是 _； A图线上部弯曲的原因是图线上部弯曲的原因是 _； B图线在纵轴上有截距的原因是图线在纵轴上有截距的原因是 _ 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 答案：答案：(1)B (2)没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够 未满足沙和沙桶质量未满足沙和沙桶质量m远小于小车的质量远小于小车的质量M 平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面向下平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面向下 分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，小车已有加速分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，小车已有加速 度度 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 解

25、析：解析：实验时，需要物体的质量远小于小车的质量，实验时，需要物体的质量远小于小车的质量， 效果才显著自然界中存在摩擦的影响，所以，要平衡摩效果才显著自然界中存在摩擦的影响，所以，要平衡摩 擦力，这样画出的应是过原点的一条倾斜向上的直线为擦力，这样画出的应是过原点的一条倾斜向上的直线为 减小实验误差应使减小实验误差应使Mm，为此选，为此选B组数值误差较小，所画组数值误差较小，所画 的的aF图线就会比较准确图线就会比较准确 人教版必修一人教版必修一 新课标新课标 物理物理 规律总结：规律总结：(1)实验原理中设定为光滑水平面情形，所实验原理中设定为光滑水平面情形，所 以实验中应平衡摩擦力，若未平衡摩擦力或平衡不当就会以实验中应平衡摩擦力，若未平衡摩擦力或平衡不当就会 带来系统误差带来系统误差 (2)实验中若把沙和沙筒所