人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系完整版教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系完整版教学课件ppt，共43页。PPT课件主要包含了实验演示，实验思路与方法，物理量的测量，PART02，测量工具天平，质量的测量，力的测量，实验方案一，实验器材与设计，实验方案二等内容，欢迎下载使用。

（1）保持物体质量m不变，改变物体受力，测a、F;（2）保持物体所受拉力F不变，改变物体质量，测a、m.
实验中需要测量哪些物理量？用什么测量工具，如何进行测量？
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。
也可以用小桶+沙/水替代
方法二：将打点计时器连在小车上，根据纸带上打出的点可测量加速度；
方法一：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式 a=(2x)/t2可算出;
方法三：利用比值法。由于a=(2x)/t2测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比
1.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？
2.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
计摩擦，小车 ：F合=T-f≠T
如何才能消除摩擦力的影响呢？
平衡摩擦力：把轨道的一端垫高，使重力的分力Gsinθ与摩擦力Ff平衡。
具体操作：先不加细线，调整轨道，使小车刚好能匀速下滑（纸带上打出间隔均匀的点）。如果再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。
方案1：拉小车的绳子前，安装弹簧测力计，实现拉力T的测量
方案2：拉小车的绳子前，安装力传感器，实现拉力T的测量
方案3：拉小车的拉力T，大小等于槽码的总重力
不方便读数（备用方案）
最方便的方案，但没实力（备用方案）
方案n：拉力T如果测不出，干脆不测了！
器材：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、槽码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。
1.用天平测出小车的质量M车。2.安装好实验装置，平衡摩擦力。3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。4.先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带，并记下槽码的重量。5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。6.控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。7.设计表格，记录实验数据。
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
小车质量一定:加速度与力的关系
平衡摩擦力操作不当的三种情况：
(1)a图线中，F≠0，a=0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(斜面倾角偏小)；(2)b图线中，F =0，a≠0，知平衡摩擦力过度(斜面倾角偏大)；(3)c图线的斜率减小，知质量变大，可知未满足钩码的质量远小于小车的质量，即所挂钩码的质量太大。
小车所受拉力一定:加速度与质量的关系
平衡摩擦力时不要挂小盘，一次实验只需要平衡一次摩擦力。实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质量。每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在小车到达滑轮前应按住小车。作图线时，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分布在所作直线两侧，离直线较远的点应舍去。
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。
(M´+m´2)g (F2大小)
(M´+m´1)g (F1大小)
10
300 6 50
车上砝码质量m1(g)
车上砝码质量m2(g)
（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？
1. 利用气垫导轨探究
1、不需要斜面方式平衡摩擦力2、需要满足质量关系
1、需要倾斜方式平衡摩擦2、不需要满足质量关系3、弹簧测力计的示数的两倍就等于小车所受到的拉力
2. 利用弹簧测力计(水平悬挂)探究
3. 利用弹簧测力计(竖直悬挂)探究
1、需要倾斜方式平衡摩擦2、不需要满足质量关系3、弹簧测力计的示数的就等于小车所受到的拉力
1、需要倾斜方式平衡摩擦2、不需要满足质量关系3、力传感器示数的两倍就等于小车所受到的拉力
4. 利用力传感器探究
探究思路：(1)m不变，测a、F；(2)F不变，测a、m；
测质量——天平测力——弹簧测力计测加速度——打点计时器
【练习1】在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中：某同学设计了如图a的实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为砂桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砂桶和砂的总重量。
【练习1】（1）图b是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。根据图（b）中数据完成表格中空白处
【参考答案】 0.264    
【练习1】（2）由（1）中的数据在图c中作出速度-时间图像_____并由图像求出小车的加速度a=___________m/s2（保留3位有效数字）
【练习1】（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图d，则①图中的直线不过原点的原因是 。②图中的力F理论上指___________，而实验中却用___________表示。（选填字母符号）A．砂和砂桶的重力      B． 绳对小车的拉力③此图中直线发生弯曲的原因是 。
平衡摩擦力时木板垫得太高
未满足砂和砂桶质量远小于小车的质量
【练习2】“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示：（1）下列说法正确的是___________（单选）A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量D．在用图像探究加速度与质量的关系时，应作 图像
【参考答案】0.80 0.62
【练习2】（2）某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中Sab=7.06cm、Sbc=7.68cm、Scd=8.30cm、Sde=8.92cm、已知电源频率为50Hz，则c点的速度为___________m/s，纸带加速度的大小是___________m/s2（保留两位有效数字）。
【练习2】（3）某同学将长木板右端适当垫高，其目是为了平衡摩擦力。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。则他绘出的a-F关系图像是___________
【练习3】如图所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，实验时改变钩码的质量，读出弹簧秤的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。根据实验原理图，本实验__________(选填“需要”或“不需要”)将带滑轮的气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力；实验中__________(填“一定要”或“不必要”)用天平测出所挂钩码的质量；滑块(含遮光条)的加速度__________(选填“大于”“等于”或“小于”)钩码的加速度。
【参考答案】不需要 不必要 大于
【练习4】用如图甲所示装置探究小车加速度与其质量的关系，图乙是其俯视图，实验操作步骤如下：（1）取两个相同的小车A、B，放在光滑的水平桌面上，小车的左端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个相同的重物，小车的右端各系一条细绳，细绳另一端用夹子固定；（2）A车质量为mA，通过在B车上加砝码改变B车质量，B车和车上砝码的总质量为mB，并使A、B两车的质量 均______重物质量（选填“远大于”、“约等于”、“远小于”）；
【练习4】（3）打开夹子，重物牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．用刻度尺分别测出A、B两小车通过的位移为xA、xB．则两车的加速度之比aA:aB=__________；（4）某同学猜想小车加速度与质量成反比，则xA、xB，与mA、mB，应满足的关系式为______；（5）改变B车上砝码的质量重复实验，验证该同学的猜想并得出结论．
【练习5】某实验小组用如图（a）所示的装置探究加速度与力的关系。
（1）实验中______（选填“一定要”或“不需要”）保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量；（2）某同学在实验中得到如图（b）所示的一条纸带（两计数点间还有四个计时点没有画出），已知打点计时器的频率为50Hz，根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2（结果保留三位有效数字）；
【练习5】（3）补偿小车受到的阻力后，正确操作完成实验，以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a－F图像是一条过原点的直线，如图（c）所示，若直线斜率为k，则小车（包含定滑轮）的质量为______（用k表示）。