人教版高中物理必修1　第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系 课件

第四章牛顿运动定律第二节实验：探究加速度与

力、质量的关系思考:1、如何同时研究a、F合、m三者之间的关系呢？

——控制变量法

2、如何测量加速度a？需什么器材？

图3:光电门

实验方案一保持m不变保持F不变（一）实验方案原理x1x2F1F2在相同的时间内，两小车移动的距离分别为:a1/

a2=x1/x2测量出x1、x21.控制m

不变，探究a

与F

的关系。2.同理，控制F

相同，探究a与m的关系。F2/F1x2/x10次数1234探究加速度与力的关系x2x1F2F1Faa1a2小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、沙桶、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a用天平测出小车的质量M参考方案二小车沿倾角θ为斜面匀速下滑,求斜面的动摩擦因素?1.合外力在什么时候等于线的拉力？2.线的拉力在什么时候等于钩码的重力？平衡摩擦力：将长木板平放在实验桌上，在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时以保持匀速运动状态，这时小车受到的摩擦力(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)恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。理论计算表明：在钩码质量远小于小车质量时，线的拉力近似等于钩码的重力。（二）实验步骤1.用天平测出小车的质量。2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。4.改变钩码质量，多测几组数据。5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。三.注意事项1．实验中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分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去．F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5当小车质量不变时次数F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.7511.探究加速度与合力的关系如何更直观地处理数据？m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2当拉力不变时次数m/kga/m·s-2123451/m(kg-1)2.502.001.331.000.830.4000.8610.5000.6920.7500.4701.0000.3521.2000.2902.探究加速度与质量的关系1/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5光电门1光电门2挡光板△xX/t方案三：利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系不需要平衡摩擦力例一:某实验小组利用图所示的装置探究加速度与力、质量的关系．(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度平衡摩擦力时，不能挂砝码和砝码桶先接通电源再放开木块AD(2)图是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象．形成图线甲的原因是______________________________．形成图线乙的原因是______________________________．长木板倾角过大未平衡摩擦力或长木板倾角过小F=0时，木块就有了加速度有了拉力时，加速度仍为0例二:为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？解析法一：取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动

法二：取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt都相等(2)若取M＝0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________．A．m1＝5g

B．m2＝15gC．m3＝40gD．m4＝400g解析例二:为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、