物理必修 第一册实验：探究加速度与力、质量的关系课文课件ppt

这是一份物理必修 第一册实验：探究加速度与力、质量的关系课文课件ppt，共40页。PPT课件主要包含了素养目标，猜想与假设，控制变量法，研究方法，控制变量，实验思路与方法，探究思路，探究装置，物理量的测量，加速度的获得等内容，欢迎下载使用。
1.学会用控制变量法研究物理规律 2.掌握利用图像法处理数据的方法，探究加速度与力、质量的关系3.学会与他人合作、交流完成探究过程和结果，提升科学推理论证的能力
观看视频我们可以发现列车正常行驶比小汽车要快，但启动过程为什么比小汽车慢得多呢？
用相同大小的力分别推质量小的物体和质量大的物体，质量小的物体会获得更大的加速度
问题：加速度与力、质量有什么样的关系？
思考1：a与F、m有什么定量的关系？
思考2：如何探究a与F、m三个变量之间的关系？
保持m不变，研究a与F的关系
保持F不变，研究a与m的关系
控制变量的方法是指在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的独立因素加以人为控制，使其中只有一个因素按照特定的要求发生变化，而其他因素保持不变，以利于寻找事物发展变化的规律的方法。本节在探究加速度与力、质量之间的关系时，就采用了控制变量的方法，它是科学研究中常用的一种方法。
（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？
通过打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度 a
槽码的总重力 G 当做小车受到的拉力 F
方法二：将打点计时器连在小车上，根据纸带上打出的点计算小车的角速度；
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 ≈ 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：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。
用天平测出小车的质量M
桶和回形针的总重力mg当作绳对小车的拉力
由此造成的误差属于系统误差还是偶然误差？
用打出的纸带计算出小车的加速度a
如何解决阻力的测量问题？
阻力Ff与重力沿斜面向下的分力G1相抵消:
Mgsinθ = μMgcsθ
增加小车上的质量，需要重新平衡摩擦力吗？
（1）用天平测出小车的质量。（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，并记下钩码重量。（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
0.50 0.751
实验结论：质量一定时，加速度与力的大小成正比
0.40 0.608
当小车受力 F 较大时，不满足“重物的质量远小于小车和车上砝码的总质量”
②图线与 a 轴有截距
平衡摩擦力时长木板的倾角过大，即 F = 0（不挂重物）时小车就具有了加速度
③图线与 F 轴有截距
没有平衡摩擦力或长木板的倾角过小以致平衡摩擦力不足，只有当 F 增大到一定值时，小车才获得加速度
实验结论：力的大小一定时，加速度与质量成反比
视频演示：探究加速度与力、质量的关系
（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。
（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？
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
“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示：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
1. 利用气垫导轨探究
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
弹簧测力计的示数就是小车所受到的拉力
3. 利用弹簧测力计(竖直悬挂)探究
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
1、实验器材：两辆相同的小车、一端带滑轮的长木板、细线、拖物盘、黑板擦、重物等
5. 通过测量并计算出加速度之比进行探究
通过测量并计算出加速度之比进行探究
通过比较 x 的大小关系，就可以知道 a 的大小关系
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。
① 实验目的：探究加速度与力、质量的关系 实验方法：控制变量法、用天平测质量、用打点计时器测速度. 数据处理：绘制 、 图像 实验结论：加速度与力成正比，与质量成反比.
M 相同时，加速度 a 与力 F 成正比；在相同力 F 作用下，加速度 a 与质量 M 成反比
1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为了能直观判断加速度a与质量m之间的关系，实验中应当( )A.改变合外力大小，根据实验数据作出 图像B.改变合外力大小，根据实验数据作出 图像C.保持合外力大小不变，根据实验数据作出 图像D.保持合外力大小不变，根据实验数据作出 图像
答案：D解析：为了探究加速度与质量的关系，应保持合外力大小F不变，为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系，应作出 图象，故选项D正确。
2.“探究小车加速度与质量的关系”实验装置如图所示，小车通过纸带与打点计时器相连。平衡摩擦力时应( )A.将长木板的B端适当垫高B.将长木板的A端适当垫高C.在砝码盘的牵引下使小车加速运动D.在砝码盘的牵引下使小车匀速运动
答案：A解析：平衡摩擦力时，使得重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，所以应将木板的B端适当垫高，不悬挂砝码，轻推小车，使小车拖着纸带能够做匀速直线运动，摩擦力得到平衡。故A正确，BCD错误；故选A。
3.用如图所示的实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，小车的质量为M，托盘和砝码的总质量为m，平衡摩擦力后进行实验( )A.要保证m远小于MB.小车所受的合外力等于2mgC.释放小车后立即接通打点计时器D.在托盘中增加砝码，重复实验
答案：D解析：A.探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”时由于传感器测量小车的合力，无需m远小于M，故A错误；B.对托盘和砝码根据牛顿第二定律得所以 ，即 ，故B错误；C.先接通电源，再释放小车，故C错误；D.探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”时保持小车质量不变，在托盘中增加砝码，重复实验，故D正确。