高中物理 第4章 實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版必修1

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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索人教版人教版 必修必修1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律第四章第四章1.1.1集合的概念2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系質(zhì)量的關(guān)系 第四章第四章1.1.1集合的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入課堂情景切入2知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理3重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破4考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)5課后強(qiáng)化作業(yè)課后強(qiáng)化作業(yè)6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)定位了解實(shí)驗(yàn)過程，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律掌握利用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法課堂情景切入課堂情景切入 在如圖(a)、(b)中，被推物體的質(zhì)量

2、相同；圖(c)、(d)中，人所施加的推力大小相同。 上圖中的情況與我們的經(jīng)驗(yàn)是完全一致的。你能通過實(shí)驗(yàn)裝置定性地揭示F、m、a三者之間的關(guān)系嗎？ 知識(shí)自主梳理知識(shí)自主梳理1 保持物體的質(zhì)量不變，物體所受的外力越大， 物體的加速度_；物體的加速度與物體所受的外力_。 作出加速度a與物體所受的外力F的關(guān)系圖象，以加速度a為_，外力F為_，aF圖象應(yīng)為一條_。如圖所示。 加速度與力的關(guān)系 越大越大成正比成正比縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)過原點(diǎn)的傾斜的直線過原點(diǎn)的傾斜的直線2 加速度與質(zhì)量的關(guān)系 越小越小 成反比成反比縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)過原點(diǎn)的傾斜的直線過原點(diǎn)的傾斜的直線重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破 2

3、要測量的物理量 (1)小車與其上砝碼的總質(zhì)量M用天平測出。 (2)小車受的拉力F用天平測出小盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量m，由Fmg算出。 二、實(shí)驗(yàn)器材 砝碼，一端有定滑輪的長木板，細(xì)線，紙帶，導(dǎo)線，夾子，小盤，天平，小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電源，復(fù)寫紙，刻度尺。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1用天平測出小車和重物的質(zhì)量分別為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來。 2按圖所示將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車上不系繩)。 3平衡摩擦力：在木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)。 4將重物通過細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的

4、運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號碼及此時(shí)所掛重物的重力m0g。 5保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)，每次小車從同一位置釋放，并記錄好重物的重力，m1g、m2g、，以及計(jì)算出相應(yīng)紙帶的加速度填入表格1。 表格1物體的質(zhì)量一定，加速度與受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(ms2)小車受力F/N12345 6.保持托盤中所放重物的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，并測出小車與所放砝碼的總質(zhì)量M，接通電源，放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號碼。 7繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復(fù)步驟6，多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號碼。 8計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)所得紙帶的加速

5、度值及小車與砝碼的總質(zhì)量填入表格2。 表格2物體受到的外力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系 四、數(shù)據(jù)處理 1分析加速度和力的關(guān)系 依據(jù)表格1，以加速度a為縱坐標(biāo)，以外力F為橫坐標(biāo)，作出aF關(guān)系圖象，如圖所示，由此得出結(jié)論。 六、注意事項(xiàng) 1平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤和砝碼的質(zhì)量，還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力。 2實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量。只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等。 3各紙帶上的加速度a，都應(yīng)是該紙帶上的平均加速度。 4作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對

6、稱分布在所作直線兩側(cè)。離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮。 5釋放時(shí)小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放開小車?？键c(diǎn)題型設(shè)計(jì)考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)用如圖所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：1 對實(shí)驗(yàn)過程及實(shí)驗(yàn)儀器的考查 1 A用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量； B按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材； C把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶； D將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在電壓為6V的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量； E保持小桶及其中沙子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)

7、； F分析每條紙帶，測量并計(jì)算出加速度的值； G作aM關(guān)系圖象，并由圖象確定aM關(guān)系。 (1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該步驟應(yīng)排在_步實(shí)驗(yàn)之后。 (2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是_，應(yīng)把_改為_。 (3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀，應(yīng)把_改為_。 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，已提供了小車，一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細(xì)線、刻度尺、天平、導(dǎo)線。為了完成實(shí)驗(yàn)，還須從下圖中選取實(shí)驗(yàn)器材，其名稱是_(漏選或全選得零分)；并分別寫出所選器材的作用_。 1 1 答案：學(xué)生電源、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、鉤碼、砝碼(或電火花計(jì)時(shí)器、鉤碼、砝碼)學(xué)生電源為電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器提供交流電源；電磁打

8、點(diǎn)計(jì)時(shí)器(電火花計(jì)時(shí)器)記錄小車運(yùn)動(dòng)的位置和時(shí)間；鉤碼用以改變小車的質(zhì)量；砝碼用以改變小車受到拉力的大小，還可以用于測量小車質(zhì)量。 解析：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用來打點(diǎn)計(jì)時(shí)，以便測定加速度，要配備46V學(xué)生電源(交流電源)為其供電，通過改變砝碼個(gè)數(shù)來改變拉力大?。汇^碼放在小車上來調(diào)節(jié)小車質(zhì)量。也可用電火花計(jì)時(shí)器來代替學(xué)生電源和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，因?yàn)殡娀鸹ㄓ?jì)時(shí)器使用220V交流電，不使用學(xué)生電源。某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖(a)表示為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖。(交流電的頻率為50Hz)2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理 2 (2)如圖所示 在做“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，保持

9、小車和砝碼的總質(zhì)量不變，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示 2 2F(N)0.20 0.30 0.40 0.50 0.60a(m/s2) 0.11 0.19 0.29 0.40 0.51 (1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上作出aF圖象； (2)圖象斜率的物理意義是_。 (3)小車和砝碼的總質(zhì)量為_kg。 (4)圖線(或延長線)與F軸截距的物理意義是_ _。 答案：(1)見解析(2)小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù) (3)1(4)小車受到的阻力為0.1N 解析：(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)在所給坐標(biāo)系中準(zhǔn)確描點(diǎn)，作出的aF圖象如圖所示。在“探究加速度與外力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，某小組設(shè)計(jì)雙車位移比較法來探究加

10、速度與力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，將軌道分上下雙層排列，兩小車后的剎車線穿過尾端固定板，由安裝在后面的剎車系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行控制(未畫出剎車系統(tǒng))。通過改變砝碼盤中的砝碼來改變拉力大小。通過比較兩小車的位移來比較兩小車的加速度大小，是因?yàn)槲灰婆c加速度的關(guān)系式為_。已知兩車質(zhì)量均為200g，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示： 3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 3實(shí)驗(yàn)次數(shù)小車?yán)/N位移x/m拉力比F甲/F乙位移比x甲/x乙1甲0.122.3乙0.243.50.500.512甲0.229.0乙0.343.00.670.673甲0.341.0乙0.455.40.750.74 分析表中數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：_。 該裝置中的剎車系統(tǒng)的作用是_ _

11、。 為了減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，你認(rèn)為還可以進(jìn)行哪些方面的改進(jìn)？(只需提出一個(gè)建議即可)。 該裝置中的剎車系統(tǒng)的作用是控制兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng)和同時(shí)停止。 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差需調(diào)整兩木板平衡摩擦力(或使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量等)。 (青州市20132014學(xué)年高一上學(xué)期期末)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。開始時(shí)閉合開關(guān)，電磁鐵將A、B兩個(gè)小車吸住，斷開開關(guān)，兩小車同時(shí)在細(xì)繩拉力作用下在水平桌面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中始終保持小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于托盤和砝碼的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)裝置中各部分摩擦阻力可忽略不計(jì)。 3 3 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，該小組同學(xué)保持兩小車質(zhì)量相同且不變，改變左、右托盤內(nèi)的砝碼的重力，測量并記錄對應(yīng)拉力下車A和B通過的位移x1和x2。經(jīng)過多組數(shù)據(jù)分析得出了小車運(yùn)動(dòng)的加速度與所受拉力的關(guān)系。如果要繼續(xù)利用此裝置驗(yàn)證小車的加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系，需要控制的條件是_，需要測量的物理量有_(要求對表示物理量的字母作出說明)，它們之間的關(guān)系式是_。