高中物理人教版 (2019)必修 第一册实验：探究加速度与力、质量的关系教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册实验：探究加速度与力、质量的关系教学ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了考点一教材原型实验，考点二探索创新实验，实验技能储备，合外力，牵引力，接通电源，放开小车，小车和纸带受到的阻力，释放小车，视角1数据处理等内容，欢迎下载使用。
1.实验目的（1）学会用控制变量法研究物理量之间的关系。（2）探究加速度与力、质量的关系。（3）掌握利用图像处理数据的方法。
（3）补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，使小车能______下滑。
6.注意事项（1）开始实验前首先补偿阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好补偿______________________。在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。（2）实验过程中不用重复补偿阻力。（3）实验必须保证的条件：________。（4）一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近___________ _，并应先__________，后__________，且应在小车到达滑轮前按住小车。
打点计时器
7.误差分析（1）实验原理不完善：本实验用槽码的总重力代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力。（2）补偿阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
例1 (2025·浙江)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。
（1）如图是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点，电源频率为50 Hz，打下计数点3时小车速度为　　　　　m/s(保留三位有效数字)。 
（2）下列说法正确的是　　　　　。(多选) A.改变小车总质量，需要重新补偿阻力B.将打点计时器接到输出电压为8 V的交流电源上C.调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行D.小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车
[解析]平衡摩擦力时满足mgsin θ = μmgcs θ，两边质量消掉，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，选项A错误；电火花计时器需要接220 V交流电源，选项B错误；调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行，选项C正确；小车应尽量接近打点计时器，并应该先接通电源后释放小车，以充分利用纸带，选项D正确。故选CD。
（3）改用如图1所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平，滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1，Δt2，测得两个光电门间距为x，用游标卡尺测量遮光条宽度d，结果如图2所示，其读数d = mm，则滑块加速度a =　 (用题中所给物理量符号表示)。 
【视角1】　实验器材的创新
例1 (2025·广西)在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中:
（1）探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器，下同)质量不变，这种实验方法是　　 　　　。 
[解析]在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车(含加速度传感器)质量不变，这种实验方法是控制变量法。
（2）实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持　　　　。 
[解析]实验时，为使小车受到的合外力等于细绳的拉力，要调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持平行，保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致，减小实验误差。
（3）由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得a - F图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力)。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由。
需要；撤去细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑
[解析]由图乙可知，当拉力F为某一值时才产生加速度，说明小车受到摩擦力，需要补偿阻力。补偿方法:撤去细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。
（4）悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比aM∶aN =　　　　。 
【视角2】　实验方案的创新
例2 某同学用图甲所示装置探究加速度合外力之间的关系。图中长木板水平放置，轻绳跨过定滑轮，一端与放在木板上的小车相连，另一端可悬挂钩码，本实验中可用的钩码共有N个，每个钩码的质量为m，小车的质量为M，重力加速度大小为g。
（1）平衡摩擦力:将N个钩码全部放入小车中，在长木板不带滑轮的一端下方垫上一个小物块后，发现小车(和钩码)做减速运动，则应将小物块向　　　(选填“左”或“右”)移动，才会使小车(和钩码)在板上做匀速运动； 
[解析]发现小车做减速运动，说明斜面倾角过小，应增大倾角，则应将小物块向左移动，才会使小车在板上做匀速运动
（2）平衡摩擦力后，将n(依次取n = 1，2，3，4，…)个钩码挂在轻绳左端，其余N - n个钩码放在小车内，用手按住小车并使轻绳与木板平行，打开电源，释放小车，获得一条清晰的纸带如图乙，相邻计数点间的时间间隔均为0.1 s，则可计算出小车的加速度大小a =　 　m/s2(结果保留3位有效数字)； 
（3）实验中　　　　　(选填“需要”或“不需要”)满足“小车及车上钩码的总质量远大于所挂钩码质量”的条件； 
[解析]由于本实验中的研究对象是小车和N个砝码，不用计算绳子拉力，因此不需要满足“小车及车上钩码的总质量远大于所挂钩码质量”的条件。
（4）丙图是利用不同n对应不同a作出的a - n图像，如果图线斜率为k，通过理论分析可知本实验中可用的钩码个数N = 　　(用g、k、m、M表示)。 
【视角3】　 实验目的的创新
例2 在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下:①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；②接通气源，放上滑块。调平气垫导轨；
③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字):（1）弹簧的劲度系数为　　　　 N/m。 
（2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中 Ⅰ 所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为　　　　kg。