高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课件 新人教必修1.ppt

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1、2实验：探究加速度与力、实验：探究加速度与力、质量的关系质量的关系2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三21探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系2学会用控制学会用控制变变量法探究物理量法探究物理规规律律3掌握利用掌握利用图图象象处处理数据的方法理数据的方法2021/8/11 星期三31采用控制采用控制变变量法量法当研究当研究对对象有两个以上的参量象有两个以上的参量发发生生牵连变牵连变化化时时，我我们设们设法控制某些参量使之不法控制某些参量使之不变变，而研究其中，而研究其中两个参量之两个参量之间间的的变变化关系的方法，是物理化关系的方法，是物理实验实验中中经经常采

2、取的一种方法本常采取的一种方法本实验实验有有F、m、a三三个参量，研究加速度个参量，研究加速度a与与F及及m的关系的关系时时，我，我们们应应先控制一个参量不先控制一个参量不变变，研究另外两个参量之，研究另外两个参量之间间的关系在的关系在该实验该实验中要求先控制小中要求先控制小车车的的质质量量m不不变变，改，改变变小小车车所受的拉力所受的拉力F，讨论讨论a与与F的关的关系；再控制小系；再控制小车车所受的拉力所受的拉力F不不变变，改，改变变小小车车的的质质量量m，讨论讨论a与与m的关系的关系2021/8/11 星期三42要要测测量的物理量量的物理量小小车车与其上砝与其上砝码码的的总质总质量量M用天

3、平用天平测测出出小小车车受的拉力受的拉力F用天平用天平测测出小出小盘盘和和盘盘内砝内砝码码的的总质总质量量m，由，由Fmg算出算出小小车车的加速度的加速度a通通过过打点打点计时计时器打出的器打出的纸纸带测带测算出算出2021/8/11 星期三5打点打点计时计时器、器、纸带纸带及复写及复写纸纸、小、小车车、一端附有、一端附有定滑定滑轮轮的的长长木板、小木板、小盘盘和砝和砝码码、细绳细绳、低、低压压交交流流电电源、天平源、天平(带带有一套砝有一套砝码码)、刻度尺、刻度尺2021/8/11 星期三6一、一、实验实验步步骤骤1用天平用天平测测小小车车和小桶的和小桶的质质量量M0和和m0，并把数，并把数

4、值记录值记录下来下来2按下按下图图所示把所示把实验实验器材安装好器材安装好(不要把不要把悬悬挂小挂小桶的桶的细绳细绳系在小系在小车车上上)2021/8/11 星期三72021/8/11 星期三83平衡摩擦力：把木板无滑平衡摩擦力：把木板无滑轮轮的一端下面的一端下面垫垫一薄一薄木板，反复移木板，反复移动动其位置，直到打点其位置，直到打点计时计时器正常工器正常工作后不挂重物的小作后不挂重物的小车车在斜面上做匀速直在斜面上做匀速直线线运运动为动为止止(纸带纸带上相上相邻邻点点间间距相等距相等)4把把细绳细绳系在小系在小车车上并上并绕过绕过滑滑轮悬轮悬挂小桶先接挂小桶先接通通电电源再放开小源再放开小车

5、车，用，用纸带记录纸带记录小小车车的运的运动动情况，情况，取下取下纸带纸带，在打点，在打点纸带纸带上上标标上上纸带纸带号号码码及此及此时时砂砂和小桶的和小桶的总总重力重力m1g.2021/8/11 星期三95保持小保持小车车的的质质量不量不变变，改，改变变小桶内砂子的小桶内砂子的质质量，重复步量，重复步骤骤4，多做几次，多做几次实验实验，并，并记录记录好相好相应应纸带纸带及砂和小桶的及砂和小桶的总总重力重力m2g、m3g、6保持砂和小桶的保持砂和小桶的质质量不量不变变，在小，在小车车上加放砝上加放砝码码，并，并测测出小出小车车与所放砝与所放砝码码的的总质总质量量M，接通，接通电电源，放开小源，

6、放开小车车用用纸带记录纸带记录小小车车的运的运动动情况，取下情况，取下纸带纸带并在并在纸带纸带上上标标上号上号码码7继续继续在小在小车车上加放砝上加放砝码码，重复步，重复步骤骤6，多做几，多做几次次实验实验，在每次得到的，在每次得到的纸带纸带上上标标上号上号码码2021/8/11 星期三10二、探究加速度与力、二、探究加速度与力、质质量的关系量的关系1物体的物体的质质量一定，探究加速度与受力关系量一定，探究加速度与受力关系(1)根据逐差法求出加速度，可把数据填入下表根据逐差法求出加速度，可把数据填入下表实验实验序号序号加速度加速度a/(ms2)小小车车受力受力F/N1232021/8/11 星

7、期三112021/8/11 星期三122物体受力一定，探究加速度与物体受力一定，探究加速度与质质量的关系量的关系(1)根据逐差法求出加速度，可把数据填入下表根据逐差法求出加速度，可把数据填入下表实验实验序号序号加速度加速度a/(ms2)小小车质车质量量M/kg1232021/8/11 星期三132021/8/11 星期三142021/8/11 星期三15在做在做“探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系”的的实验时实验时，计计算出各算出各纸带纸带的加速度后，将的加速度后，将测测得的反映加速度得的反映加速度a和力和力F的关系的有关的关系的有关资资料料记录记录在表在表(1)中，将中，将

8、测测得得的反映加速度的反映加速度a和和质质量量M的关系的的关系的资资料料记录记录在表在表(2)中中表表(1)a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.002021/8/11 星期三162021/8/11 星期三172021/8/11 星期三182021/8/11 星期三193实验实验方案的探究方案的探究(1)测测量加速度的方案量加速度的方案采用采用较较多的方案是使用打点多的方案是使用打点计时计时器，在运器，在运动动物物体上安装一条体上安装一条连连接打点接打点计时计时器的器的纸带纸带，根据，根据纸纸带带上打出的点来上打出的点来测测量加速度前面所述的量加速度前

9、面所述的实验实验方案，就是利用方案，就是利用这这种方法求取加速度的它是种方法求取加速度的它是根据在匀根据在匀变变速直速直线线运运动动中，中，连续连续相等的相等的时间时间T内的位移之差内的位移之差xaT2求出加速度条件允求出加速度条件允许许也可以采用气也可以采用气垫导轨垫导轨和光和光电门测电门测加速度，也可加速度，也可利用利用传传感器和感器和计计算机算机2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22(2)测测量物体所受外力的方案量物体所受外力的方案由于我由于我们们上述上述测测量加速度的方案只能适用于匀量加速度的方案只能适用于匀变变速直速直线线运运动动，

10、所以我，所以我们们必必须给须给物体提供一个物体提供一个恒定的外力，并且要恒定的外力，并且要测测量量这这个外力上述参考个外力上述参考案例提供的外力比案例提供的外力比较较容易容易测测量量2021/8/11 星期三232021/8/11 星期三242021/8/11 星期三25答案：答案：A2021/8/11 星期三261本本实验实验中用小中用小盘盘及砝及砝码码的的总总重力代替小重力代替小车车受到的拉力，受到的拉力，实际实际上小上小车车受到的拉力要小于受到的拉力要小于小小盘盘和砝和砝码码的的总总重力重力(因因为为小小盘盘和砝和砝码码也有加也有加速度速度)，存在系，存在系统误统误差，小差，小盘盘和砝和

11、砝码码的的总质总质量量越接近小越接近小车车的的质质量，量，误误差就越大差就越大2021/8/11 星期三272由于操作不由于操作不够够准确造成的准确造成的误误差差(1)质质量的量的测测量量误误差差(2)测测量量纸带纸带上各点上各点间间的距离的的距离的误误差差(读读数数误误差差)(3)绳绳或或纸带纸带与木板不平行造成的与木板不平行造成的误误差差(4)平衡摩擦力不准确造成的平衡摩擦力不准确造成的误误差：平衡差：平衡过过度使小度使小车车合外力偏大，平衡不足使小合外力偏大，平衡不足使小车车的合外力偏小，的合外力偏小，此此时时要注意匀速运要注意匀速运动动是恰好平衡摩擦力的是恰好平衡摩擦力的标标志志202

12、1/8/11 星期三281平衡摩擦力平衡摩擦力时时不要挂重物，整个不要挂重物，整个实验实验平衡平衡了摩擦力后，不管以后是改了摩擦力后，不管以后是改变盘变盘和砝和砝码码的的质质量量还还是改是改变变小小车车及砝及砝码码的的质质量，都不需要重新平量，都不需要重新平衡摩擦力衡摩擦力2实验实验中必中必须满须满足小足小车车和砝和砝码码的的总质总质量量远远大大于小于小盘盘和砝和砝码码的的总质总质量只有如此，砝量只有如此，砝码码和小和小盘盘的的总总重力才可重力才可视为视为与小与小车车受到的拉力相等受到的拉力相等2021/8/11 星期三293各各纸带纸带上的加速度上的加速度a，都，都应应是是该纸带该纸带上的上

13、的平均加速度平均加速度4作作图图象象时时，要使尽可能多的点在所作直，要使尽可能多的点在所作直线线上，不在直上，不在直线线上的点上的点应应尽可能尽可能对对称分布在所称分布在所作直作直线线两两侧侧离直离直线较远线较远的点是的点是错误错误数据，数据，可舍去不予考可舍去不予考虑虑5小小车应车应靠近打点靠近打点计时计时器且先接通器且先接通电电源再放源再放手手.2021/8/11 星期三302021/8/11 星期三31A用天平称出小用天平称出小车车和小桶及内部所装砂子的和小桶及内部所装砂子的质质量量B按按图图装好装好实验实验器材器材C把把轻绳轻绳系在小系在小车车上并上并绕过绕过定滑定滑轮悬轮悬挂砂桶挂砂

14、桶D将将电电磁打点磁打点计时计时器接在器接在6 V电压电压的蓄的蓄电电池上，接池上，接通通电电源，放开小源，放开小车车，打点，打点计时计时器在器在纸带纸带上打下一系上打下一系列点，并在列点，并在纸带纸带上上标标明小明小车质车质量量E保持小桶及其中砂子的保持小桶及其中砂子的质质量不量不变变，增加小，增加小车车上上的砝的砝码码个数，并个数，并记录记录每次增加后的每次增加后的M值值，重复上述，重复上述实验实验F分析每条分析每条纸带纸带，测测量并量并计计算出加速度的算出加速度的值值2021/8/11 星期三32G作作aM关系关系图图象，并由象，并由图图象确定象确定aM关系关系(1)该该同学漏掉的重要同

15、学漏掉的重要实验实验步步骤骤是是_，该该步步骤应骤应排在排在_步步实验实验之后之后(2)在上述步在上述步骤骤中，有中，有错误错误的是的是_，应应把把_改改为为_(3)在上述步在上述步骤骤中，中，处处理不恰当的是理不恰当的是_，应应把把_改改为为_2021/8/11 星期三332021/8/11 星期三342021/8/11 星期三352021/8/11 星期三362021/8/11 星期三372021/8/11 星期三382021/8/11 星期三392021/8/11 星期三40丙丙2021/8/11 星期三412021/8/11 星期三422021/8/11 星期三432021/8/11

16、星期三442021/8/11 星期三452021/8/11 星期三462021/8/11 星期三472021/8/11 星期三482021/8/11 星期三49答案：答案：ACD2021/8/11 星期三502在在“探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系”的的实验实验中，中，下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A平衡摩擦力平衡摩擦力时时，小桶，小桶应应用用细线细线通通过过定滑定滑轮轮系系在小在小车车上，但小桶内不能装砂上，但小桶内不能装砂B实验实验中无需始中无需始终终保持小保持小车车和砝和砝码码的的质质量量远远远远大于砂和小桶的大于砂和小桶的质质量量C实验实验中如用中如用纵纵

17、坐坐标标表示加速度，用横坐表示加速度，用横坐标标表表示小示小车车和和车车内砝内砝码码的的总质总质量，描出相量，描出相应应的点在一的点在一条直条直线线上，即可上，即可证证明加速度与明加速度与质质量成反比量成反比D平衡摩擦力平衡摩擦力时时，小，小车车后面的后面的纸带纸带必必须连须连好，好，因因为为运运动过动过程中程中纸带纸带也要受阻力也要受阻力答案：答案：D2021/8/11 星期三513在在“探究物体的加速度与力、探究物体的加速度与力、质质量的关系量的关系”时时，下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A同同时测时测出物体的出物体的质质量、加速度和力，能容易量、加速度和力，能容易发现发现三者之三

18、者之间间的关系的关系B保持物体的保持物体的质质量不量不变变，一定要，一定要测测出加速度的出加速度的数数值值，才能找出加速度与力的关系，才能找出加速度与力的关系C可以利用物体做自由落体运可以利用物体做自由落体运动动来探究加速度来探究加速度与与质质量的关系量的关系D如果加速度与力的如果加速度与力的图图象是一条象是一条过过原点的原点的倾倾斜斜直直线线，则则加速度与力成正比加速度与力成正比2021/8/11 星期三52答案：答案：D2021/8/11 星期三534如下如下图图所示，是某次利用气所示，是某次利用气垫导轨垫导轨探究加速探究加速度与力、度与力、质质量关系的量关系的实验实验装置安装完装置安装完

19、毕毕后的示后的示意意图图，图图中中A为为砂桶和砂，砂桶和砂，B为为定滑定滑轮轮，C为为滑滑块块及上面添加的砝及上面添加的砝码码，D为纸带为纸带，E为电为电火花火花计计时时器，器，F为为蓄蓄电电池，池，电压为电压为6 V，G是是电键电键，请请指出指出图图中的三中的三处错误处错误：2021/8/11 星期三542021/8/11 星期三55(1)_；(2)_；(3)_2021/8/11 星期三56答案：答案：(1)B接滑块的细线应水平接滑块的细线应水平(或与导轨平或与导轨平行行)(2)C滑块离计时器太远滑块离计时器太远(3)E电火花计时器用的是电火花计时器用的是220 V的交流电，不能的交流电，不

20、能接直流电接直流电2021/8/11 星期三575在探究加速度和力的关系在探究加速度和力的关系时时，我，我们们使用了两使用了两个完全相同的小个完全相同的小车车，水平拉小，水平拉小车车的的绳绳的另外一的另外一端分端分别别挂有不同数目的挂有不同数目的钩码钩码，设钩码设钩码的数目与的数目与对对小小车车的拉力成正比，且操作符合的拉力成正比，且操作符合实验实验要求要求试试根据下表中根据下表中记录记录的信息的信息(表中小表中小车车位移位移单单位位为为m)，得出加速度和力的关系，得出加速度和力的关系为为_.2021/8/11 星期三58实验实验次次数数第一次第一次第二次第二次第三次第三次项项目目钩码钩码数数

21、目目位移位移x钩码钩码数数目目位移位移x钩码钩码数数目目位移位移x小小车车110.1110.1120.23小小车车220.2330.3430.352021/8/11 星期三59答案：答案：加速度和力成正比加速度和力成正比2021/8/11 星期三606(2009江江苏苏卷卷)“探究加速度与物体探究加速度与物体质质量、物体量、物体受力的关系受力的关系”的的实验实验装置如装置如图图甲所示甲所示(1)在平衡小在平衡小车车与桌面之与桌面之间间摩擦力的摩擦力的过过程中，打出程中，打出了一条了一条纸带纸带如如图图乙所示乙所示计时计时器打点的器打点的时间间时间间隔隔为为0.02 s从比从比较较清晰的点起，每

22、清晰的点起，每5个点取一个个点取一个计计数点，量出相数点，量出相邻计邻计数点之数点之间间的距离的距离该该小小车车的加的加速度速度a_m/s2.(结结果保留两位有效数字果保留两位有效数字)2021/8/11 星期三612021/8/11 星期三62(2)平衡摩擦力后，将平衡摩擦力后，将5个相同的砝个相同的砝码码都放在小都放在小车车上挂上砝上挂上砝码盘码盘，然后每次从小，然后每次从小车车上取一个砝上取一个砝码码添加到砝添加到砝码盘码盘中，中，测测量小量小车车的加速度小的加速度小车车的加速度的加速度a与砝与砝码盘码盘中砝中砝码总码总重力重力F的的实验实验数据数据如下表：如下表：2021/8/11 星

23、期三63砝砝码盘码盘中砝中砝码总码总重力重力F(N)0.196 0.392 0.588 0.784 0.980加速度加速度a(ms2)0.691.181.662.182.702021/8/11 星期三642021/8/11 星期三652021/8/11 星期三662021/8/11 星期三672021/8/11 星期三68在桌面上画出两条平行在桌面上画出两条平行线线MN、PQ，并，并测测出出间间距距d.开始开始时时将木板置于将木板置于MN处处，现缓现缓慢向瓶中加慢向瓶中加水，直到木板水，直到木板刚刚刚刚开始运开始运动为动为止，止，记记下下弹弹簧秤簧秤的示数的示数F0，以此表示滑，以此表示滑动动

24、摩擦力的大小再将摩擦力的大小再将木板放回原木板放回原处处并按住，并按住，继续继续向瓶中加水后，向瓶中加水后，记记下下弹弹簧秤的示数簧秤的示数F1，然后，然后释释放木板，并用秒表放木板，并用秒表记记下木板运下木板运动动到到PQ处处的的时间时间t.2021/8/11 星期三69(1)木板的加速度可以用木板的加速度可以用d、t表示表示为为a_；为为了减小了减小测测量加速度的偶然量加速度的偶然误误差可以采用的方差可以采用的方法是法是(一种即可一种即可)_(2)改改变变瓶中水的瓶中水的质质量重复量重复实验实验，确定加速度，确定加速度a与与弹弹簧秤示数簧秤示数F1的关系下列的关系下列图图象能表示象能表示该

25、该同学同学实实验结验结果的是果的是_2021/8/11 星期三702021/8/11 星期三71(3)用加水的方法改用加水的方法改变变拉力的大小与挂拉力的大小与挂钩码钩码的方法相的方法相比，它的比，它的优优点是点是_a可以改可以改变变滑滑动动摩擦力的大小摩擦力的大小b可以更方便地可以更方便地获获取多取多组实验组实验数据数据c可以比可以比较较精确地精确地测测出摩擦力的大小出摩擦力的大小d可以可以获获得更大的加速度以提高得更大的加速度以提高实验实验精确度精确度2021/8/11 星期三722021/8/11 星期三732021/8/11 星期三742021/8/11 星期三758在探究加速度与力、

26、在探究加速度与力、质质量的关系量的关系实验实验中，中，采用下采用下图图所示的所示的实验实验装置，小装置，小车车及及车车中砝中砝码码的的质质量用量用M表示，表示，盘盘及及盘盘中砝中砝码码的的质质量用量用m表表示，小示，小车车的加速度可由小的加速度可由小车车后拖后拖动动的的纸带纸带由由打点打点计时计时器打上的点器打上的点计计算出算出2021/8/11 星期三762021/8/11 星期三77(1)当当M与与m的大小关系的大小关系满满足足_时时，才可以，才可以认为绳对认为绳对小小车车的拉力大小等于的拉力大小等于盘盘及及盘盘中砝中砝码码的重的重力力(2)一一组组同学在做加速度与同学在做加速度与质质量的

27、关系量的关系实验时实验时，保，保持持盘盘及及盘盘中砝中砝码码的的质质量一定，改量一定，改变变小小车车及及车车中砝中砝码码的的质质量，量，测测出相出相应应的加速度，采用的加速度，采用图图象法象法处处理理数据数据为为了比了比较较容易地确定出加速度容易地确定出加速度a与与质质量量M的的关系，关系，应该应该作作a与与_的的图图象象2021/8/11 星期三78(3)如下如下图图(a)为为甲同学根据甲同学根据测测量数据作出的量数据作出的aF图线图线，说说明明实验实验存在的存在的问题问题是是_(4)乙、丙同学用同一装置做乙、丙同学用同一装置做实验实验画出了各自画出了各自得到的得到的aF图线图线如如图图(b)所示，两个同学做所示，两个同学做实验实验时时的哪一个物理量取的哪一个物理量取值值不同？不同？_2021/8/11 星期三792021/8/11 星期三802021/8/11 星期三812021/8/11 星期三82答案：答案：(1)Mm(2)1/M(3)没有没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不平衡摩擦力或平衡摩擦力不够够(4)小小车车及及车车上的砝上的砝码码的的总质总质量不同量不同2021/8/11 星期三832021/8/11 星期三84