第2节实验探究加速度与力质量的关系(课件)

主讲人：LWH第2节实验：探究加速度与力、质量的关系第4章目录CONTENTS实验思路01物理量的测量02数据处理03物体运动状态发生改变速度发生了改变产生了加速度与力和质量有关是否有关？加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？01实验思路导学探究1.实验要说明什么问题?2.怎么设计这个实验?

a与F关系?

a与m关系?（1）测量哪些量?（2）怎么测量?控制一个量不变

控制变量法保持物体质量m不变，改变物体受力，测a、F保持物体所受拉力F不变，改变物体质量，测a、m

a、F、m质量天平加速度？力？1.探究加速度与力的关系保持小车

不变，通过改变

改变小车所受的拉力，测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与

的定量关系。2.探究加速度与质量的关系保持小车所受的

不变，通过在小车上

改变小车的质量，测得不同质量的小车对应的加速度，分析加速度与

的定量关系。质量槽码的个数拉力拉力增加重物质量02物理量的测量打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小盘和砝码，细绳，低压交流电源，导线，天平，刻度尺。槽码小车打点计时器带滑轮的长木板方案一：用打点计时器探究测量工具：天平可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。注意砝码与槽码的区别1.质量的测量2.加速度的测量

①方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用

测量小车移动的位移x，用

测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝

计算出加速度a。刻度尺秒表②方法2：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度,小车做匀加速直线运动时，有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

③方法3：不直接测量加速度，求加速度之比。例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，测出各自的位移x1、x2，则

，把加速度的测量转换成

的测量。位移

3.力的测量TT1.如何给小车施加一个可以测量的恒力T呢？直接用弹簧测力计拉小车，可以吗？还是借助定滑轮和钩码来拉？

m0g2.细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？不计摩擦，小车：F合=T≈m0g计摩擦，小车：F合=T-f≠T如何才能消除摩擦力的影响呢？条件：槽码的质量要比小车的质量小很多平衡摩擦力研究对象，为简化运算，如何做可以让绳的拉力等于小车受到的合外力F？FfGFNGG1FNfG1=f.G2F原则：利用重力的分力平衡摩擦力和斜面弹力。小车受到的合外力等于绳的拉力F标准：将木板垫上薄木块，使小车在不挂钩码，但要连接纸带，观察纸带上点均匀即可）注意：只需平衡一次摩擦力探究加速度与力、质量的关系视频操作m

一定时，a∝FF一定时，a∝1/m1.(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是A.在补偿阻力时，应将槽码通过定滑轮用细绳拴在小车上B.连接槽码和小车的细绳应与长木板平行C.补偿阻力后，长木板的位置不能移动，每次改变小车质量时，应重新

补偿阻力D.小车释放前应靠近打点计时器，且应先启动电源，再释放小车√√2.如图所示为某同学“探究在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。(1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、沙和沙桶、天平(附砝码)。除以上器材外，还需要的有_______；A.秒表

B.刻度尺C.交变电源

D.直流电源BC(2)本实验采用的科学方法是_____；A.理想实验法B.控制变量法C.建立物理模型法B(3)实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力；小车放在长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做__________运动；匀速直线03数据处理F/

Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5结论：m一定，加速度a与F的定量关系：表1

小车质量一定拉力F加速度a0.100.1460.200.300.400.500.3020.4280.5920.751为了直观的判断加速度a

与拉力F

的定量关系，我们以a

为纵坐标、F为横坐标建立直角坐标系，根据各组实验数据在纸上描点，做a-F

图像。为了直观的判断加速度a与质量m的定量关系，我们以a为纵坐标、m为横坐标建立直角坐标系，根据各组实验数据在纸上描点，做a-m图像。m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2表2小车所受的拉力一定质量m加速度a0.4000.5000.7501.0001.2000.8610.6920.4700.3520.290表2小车所受的拉力一定质量m加速度a0.4000.5000.7501.0001.2000.8610.6920.4700.3520.2902.502.001.331.000.83a/m·s-20.20.40.60.81.001.02.0/kg-1m1结论：

F一定，加速度a与m的定量关系：（注意：这里的力指的是物体所受的合外力）1.m一定，加速度a与F的定量关系：2.F一定，加速度a与m的定量关系:加速度与力、质量之间的关系：还有没有其他设计方案呢？实验结论当M一定，a与F的关系；a/m·s-2F/N0思考1：如图粉颜色图线是由于原因导致的？思考2：如图蓝颜色图线是由于原因导致的？a0F0结论：平衡摩擦力过度(木板倾角过大）误差分析结论：没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分（木板的倾角过小）方案二：用位移比值法探究器材：以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、黑板擦或宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。

倾斜木板补偿摩擦力F2/F1x2

/x1O次数1234x2x1F2F1Faa1a2x2/x1O次数1234M2/M1x2x1M2M1M1M2aM1a1a2M1/M2拓展探究：利用气垫导轨来探究Δxx/t不需要平衡摩擦力1、某同学用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律．（1）本实验应用的实验方法是__________A．控制变量法B．假设法C．理想实验法D．等效替代法（2）（多选题）为了验证加速度与合外力成正比，实验中必须做到__________A．实验前要平衡摩擦力B．每次都必须从相同位置释放小车C．拉小车的细绳必须保持与轨道平行D．拉力改变后必须重新平衡摩擦力AAC（3）图2为某次实验得到的纸带，纸带上相邻的两计数点间有四个点未画出，则小车的加速度大小为a=________m/s2（结果保留两位有效数字）0.64（4）在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图3所示的a-F图像，其中图线不过原点并在末端发生了弯曲，产生这种现象的原因可能有_________BDA.在平衡摩擦力时，木板一端垫起的高度偏大B.在平衡摩擦力时，木板一端垫起的高度偏小C.盘和重物的总质量m远小于车和砝码的总质量MD.盘和重物的总质量m不远小于车和砝码的总质量M2.(2022·北京市房山区高一期末)如图所示为某同学“探究在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。(1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、沙和沙桶、天平(附砝码)。除以上器材外，还需要的有_______；A.秒表

B.刻度尺C.交变电源

D.直流电源BC3、用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。请回答下列问题：（1）实验时，为平衡摩擦力，以下操作正确的是____________A．连着砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动B．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木板匀速运动C．取下砂桶，适当调整木板右端的高度，直到小车缓慢沿木板做直线运动B（2）图乙是实验中得到的一条纸带，已知相邻计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz，由此可求出小车的加速度a=________m/s2（计算结果保留三位有效数字）1.60（3）一组同学在保持木板水平时，研究小车质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系，得到如图丙中①所示的a-F图线。则小车运动时受到的摩擦力f=_______N；小车质量M=_______kg。若