人教版高中物理必修1精品第四章第二节

1、栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律第二节实验：探究加速度与第二节实验：探究加速度与力、质量的关系力、质量的关系栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律学习目标：学习目标：1.会通过会通过“控制变量法控制变量法”探究加探究加速度与力、质量的关系速度与力、质量的关系2会用图象表示加速度与质量之间的关系会用图象表示加速度与质量之间的关系3会用图象表示加速度与力之间的关系会用图象表示加速度与力之间的关系重点难点：重点难点：1.如何利用如何利用“控制变量法控制变量法”进行进行实验实验2怎样测量加速度和怎样提供并测量物体所怎样测量加速度和怎样提供并测量物体所受的力受的力栏目栏

2、目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律基础梳理明晰原理基础梳理明晰原理一、实验目的一、实验目的1学会用控制变量法探究物理规律学会用控制变量法探究物理规律2探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律二、实验原理二、实验原理加速度加速度a和质量和质量m、外力、外力F都有关系研究它都有关系研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系度与力的关系;再保持物体所受的力相同再保持物体所受的力相同,测测量不同质量的

3、物体在该力作用下的加速度，量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系这种先控制某个分析加速度与质量的关系这种先控制某个参量不变，研究另两个参量之间变化关系的参量不变，研究另两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法方法叫控制变量法栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律三、实验器材三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套带有一套砝码砝码)、刻度尺、刻度尺四、实验步骤四、实验步骤

4、1用天平测出小车和重物用天平测出小车和重物(包括小盘包括小盘)的质量的质量分别为分别为M0、m0，并把数值记录下来，并把数值记录下来栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律2按图按图421将实验器材安装好将实验器材安装好(小车上不小车上不系绳系绳)图图421栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律3平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀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速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等纸

5、带上相邻点间距相等)4将重物通过细绳系在小车上，接通电源，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此时所挂重物下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物(包括小盘包括小盘)的重力的重力m0g.栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律5保持小车的质量不变，改变所挂重物的重保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从，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同一位置释放，并记录好相应纸带及重物(包包括小盘括小盘)的重力的重力m1g

6、、m2g6保持小车所受合外力不变，在小车上加放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砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M1，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运接通电源，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码动情况，取下纸带并在纸带上标上号码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，多做几次实验做几次实验,在每次得到的纸带上标上号码在每次得到的纸带上标上号码栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律要点整合核心突破要点整合核心突破要点要点1平衡摩擦力的目的和方法平衡摩擦力的目的和方法1目的：垫高木板

7、不带滑轮的一端，使小目的：垫高木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，使合力的测量方便小车所受拉力即为合力，使合力的测量方便可行可行栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律2方法：不挂重物，使小车拖着纸带，纸带方法：不挂重物，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带上相邻点间距相等，则说明小车做匀速直带上相邻点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力线运动，即

8、平衡了摩擦力栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律要点要点2数据处理数据处理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，并得出结论实验序号实验序号加速度加速度a/ms2小车受力小车受力F/N123栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律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/ms2小车质量小车质量m/kg123栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律要点要点3误差分析误差分析产生原因产生原因减小方法减小方法偶然偶

9、然误差误差质量测量不准、质量测量不准、计数点间距测量计数点间距测量不准不准多次测量求平均值多次测量求平均值小车所受拉力测小车所受拉力测量不准量不准准确平衡摩擦力准确平衡摩擦力使细绳和纸带平行于木板使细绳和纸带平行于木板作图不准作图不准使尽可能多的点落在直线上使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧，误或均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去差较大的点舍去系统系统误差误差小盘及重物的总小盘及重物的总重力代替小车所重力代替小车所受的拉力受的拉力使小盘和重物的总质量远小使小盘和重物的总质量远小于小车的质量于小车的质量栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律要点要点4注意事项注意事项1平

10、衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力重新平衡摩擦力2实验中必须满足小车和砝码的总质量远大实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量于小盘和重物的总质量(M10m即可即可)只有只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等受到的拉力相等栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律3小车应靠近打点计时器且先接通电源再小车应靠近打点计

11、时器且先接通电源再放手放手4作图象时作图象时,要使尽可能多的点在所作直线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上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧离直线较远的点是错误数据，作直线两侧离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑可舍去不予考虑栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律类型精析典例导悟类型精析典例导悟类型一实验数据处理类型一实验数据处理 在做在做“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变的实验中，保持小车和砝码的总质量不变,测测得小车的加速度得小车的加速度a和拉力和拉力F的数据如下表所示的

12、数据如下表所示例例1F(N)0.200.300.400.500.60a(m/s2)0.110.190.290.400.51栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律(1)根据表中的数据在坐标系上作出根据表中的数据在坐标系上作出aF图象图象;(2)图象斜率的物理意义是图象斜率的物理意义是_图图422栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律(3)小车和砝码的总质量为小车和砝码的总质量为_kg.(4)图线图线(或延长线或延长线)与与F轴截距的物理意义是轴截距的物理意义是_栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律【精讲精析精讲精析】(1)根据所给数据在所给坐标根据所给

13、数据在所给坐标系中准确描点，作出的系中准确描点，作出的aF图象如图图象如图423所示所示图图423栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律【答案答案】(1)见精讲精析见精讲精析(2)小车和砝小车和砝码总质量的倒数码总质量的倒数(3)1(4)小车受到的阻力为小车受到的阻力为0.1 N栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律类型二实验原理及误差分析类型二实验原理及误差分析 (2010高考山东卷高考山东卷)某同学设计了如图某同学设计了如图424所示的装置来探究加速度与力的关系所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合

14、适的木板上，桌面的右边弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接的挂钩和矿泉水瓶连接例例2图图424栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律在桌面上画出两条平行线在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间，并测出间距距d.开始时将木板置于开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回

15、原处并按住，继续向瓶中加水再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到用秒表记下木板运动到PQ处的时间处的时间t.栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律(1)木板的加速度可以用木板的加速度可以用d、t表示为表示为a_;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是方法是(一种即可一种即可)_.栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数与弹簧秤示数F1的

16、关系如图的关系如图425所示图所示图象能表示该同学实验结果的是象能表示该同学实验结果的是_图图425栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是方法相比，它的优点是_a可以改变滑动摩擦力的大小可以改变滑动摩擦力的大小b可以更方便地获取多组实验数据可以更方便地获取多组实验数据c可以比较精确地测出摩擦力的大小可以比较精确地测出摩擦力的大小d可以获得更大的加速度以提高实验精度可以获得更大的加速度以提高实验精度栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动

17、定律牛顿运动定律(2)该实验原理与教材实验原理类似该实验原理与教材实验原理类似,同样需要满同样需要满足木板的质量足木板的质量M远大于矿泉水的质量远大于矿泉水的质量m，此时可，此时可认为绳上的拉力近似等于弹簧秤示数认为绳上的拉力近似等于弹簧秤示数F1.本实验本实验中没有平衡摩擦力，但通过题意可知受到的摩擦中没有平衡摩擦力，但通过题意可知受到的摩擦力为力为F0，木板受到的合外力为，木板受到的合外力为(F1F0)图象反图象反映的是映的是a与与F1的关系的关系,而不是而不是a与与(F1F0)的关系，的关系，所以图象不过原点当所以图象不过原点当F1增大时，即矿泉水瓶的增大时，即矿泉水瓶的质量质量m增大时，实验的前提条件不再满足，此时增大时，实验的前提条件不再满足，此时a越大越大,绳上的拉力就越小于弹簧秤示数绳上的拉力就越小于弹簧秤示数F1，加速，加速度增加得就越慢，图线向下弯曲度增加得就越慢，图线向下弯曲,c正确正确栏目栏目导引导引第四章第四章牛顿运动定律牛顿运动定律(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是可以更方便地获取多组实法相比，它的优点是可以更方便地获取多组实验数据和比较精确地测出摩擦力的大小，验数据和比较精确地测出摩擦力的大小，b、c说法是正确的；两种实验方法都不可以改变滑说法是正确的；两种实验