教科版高中物理必修第一册第四章牛顿运动定律2探究加速度与力、质量的关系课件

(1)控制小车的质量M不变,讨论加速度a与力F的关系。(2)控制砝码和托盘的质量不变,即力F不变,改变小车的质量M,讨论加速度a与M的关系。2探究加速度与力、质量的关系知识点1实验探究思路——控制变量法必备知识清单破打点计时器、纸带、小车、一端附有定滑轮的长木板、托盘、砝码、细线、低压交流

电源、天平、刻度尺。知识点2实验器材1.实验装置(1)按装置图安装好实验器材。小车在重物(砝码和托盘)牵引下做匀加速直线运动。(2)平衡摩擦力:将木板适当倾斜一定角度,使小车在不受拉力作用时能在木板上近似做匀速知识点3实验操作直线运动。摩擦力与小车所受重力在平行于木板的方向上的分力平衡。2.测量小车的质量及其所受的力(1)小车的质量可以用天平测量。(2)利用如图所示的装置进行实验时,测出托盘和砝码的总质量m,当被研究物体即小车的质

量M远大于m时,可以近似认为其所受拉力F=mg。3.测量小车的加速度(1)保持小车的质量不变,让打点计时器在纸带上打点,得到小车运动的加速度;改变力的大小,

重复进行实验,得到小车在不同力作用时的加速度的值。(2)保持力的大小不变,改变小车的质量,重复进行实验,从纸带上求出小车在不同质量时的加

速度的值。1.计算法测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后,通过计算,看结果是否满足:(1)M一定时,

=

;(2)F一定时,

=

。2.图像法知识点4数据处理甲(1)加速度与力的关系的实验数据分析:以加速度a为纵轴,以力F为横轴,根据测量数据描点,

作出a-F图像,如图甲所示。a-F图像是一条通过原点的倾斜直线,则可得出结论:在误差允许

的范围内,质量M不变时,加速度a与力F成正比。(2)加速度与质量的关系的实验数据分析:以加速度a为纵轴,以质量M为横轴,作出a-M图像,如

图乙所示,由于图像为曲线,判断a与M是否成反比关系较难。若a与M成反比,则a与

成正比,我们采用“化曲为直”的方法,以加速度a为纵轴,以

为横轴,作出a-

图像,如图丙所示,图像是一条通过原点的倾斜直线,则可得出结论:在误差允许的范围内,力F不变时,加速度

a与质量M成反比。

乙丙1.误差分析本实验涉及的误差有系统误差和偶然误差。(1)系统误差:本实验用砝码(包括托盘)的重力代替小车受到的拉力,而实际上小车所受的拉

力要小于砝码的重力。当砝码的质量小于小车的质量时,砝码的质量越接近于小车的质量,

误差越大;砝码的质量越小于小车的质量,误差就越小。因此,满足砝码的质量远小于小车的

质量的目的就是减小因实验原理不完善而引起的误差。(2)偶然误差:平衡摩擦力不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细线

不严格与木板平行都会引起误差。关键能力定点破定点1实验误差分析与注意事项2.三种常见的误差情况(1)图线①的上部发生了弯曲,是因为当小车所受拉力F较大时,不满足“重物的质量远小于小

车的总质量”的条件。(2)图线②与a轴有交点,说明拉力F=0(不挂重物)时,小车就具有了加速度,这是平衡摩擦力时,

长木板的倾角过大,导致平衡摩擦力过度造成的。(3)图线③与F轴有交点,说明只有当F增大到某一定值时,小车才获得加速度,这是没有平衡摩

擦力或长木板的倾角过小,导致平衡摩擦力不足造成的。3.注意事项(1)平衡摩擦力时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变托盘和砝码的质量

还是改变小车的质量,都不需要重新平衡摩擦力。(2)实验中必须满足小车的总质量远大于托盘和砝码的总质量。只有如此,砝码和托盘的总

重力才可视为与小车受到的拉力相等。(3)释放小车前,小车应靠近打点计时器并且先接通电源,再释放小车,当小车靠近滑轮时用手

按住小车。(4)作图像时,要使尽可能多的点落在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称地分布在直

线两侧,离直线较远的点可以舍去。1.利用弹簧测力计或力传感器测量合外力的大小加速度可由纸带上的点计算得出,合外力可由力传感器或弹簧测力计直接或间接测出,从而

判断加速度a与合外力F的关系。此方案中不需要满足m远小于M的条件。定点2实验拓展与创新2.用气垫导轨替代长木板,利用光电门测加速度利用气垫导轨替代长木板做实验时,由于滑块与气垫导轨之间的摩擦力极小,故不需要

进行阻力补偿,实验装置如图。3.通过位移之比测量加速度之比将两个相同的小车放在光滑水平板上,前端各系一条细线,线的另一端跨过定滑轮各挂

一个小盘,盘中可放重物,如图甲所示,使盘和重物的总质量始终远小于小车与车中重物的总

质量,则盘和重物的总重力近似