高中物理 第二課時(shí) 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、第二課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系第二課時(shí)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 賽車運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)非常刺激勇敢的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目擁有一輛良好的賽車對(duì)比賽是非常重要的，尤其是賽車的加速性能生產(chǎn)廠家總是不斷地改變車的材料，改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，以追求更優(yōu)越的加速性能提高賽車的加速性能應(yīng)該從哪些方面入手呢？有什么依據(jù)？1理解加速度與力的關(guān)系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究此關(guān)系2理解加速度和質(zhì)量的關(guān)系知識(shí)清單知識(shí)清單實(shí)驗(yàn)原理、方案實(shí)驗(yàn)原理、方案1_法：在探究加速度、力與質(zhì)量三者關(guān)系時(shí)，先讓其中一個(gè)量_，來(lái)探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系2探究加速度與力的關(guān)系：保持_不變，測(cè)量物體在_下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系3探究加速度與質(zhì)

2、量的關(guān)系：保持_相同，測(cè)量_的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系1控制變量保持不變2.物體的質(zhì)量不同力的作用3.物體所受的力不同質(zhì)量綜合拓展綜合拓展2提供和測(cè)量物體所受的恒力設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示(1)對(duì)此實(shí)驗(yàn)中力的理解：除了在真空中拋出或落下的物體(僅受重力)外，僅受一個(gè)力的物體幾乎是不存在的然而，一個(gè)單獨(dú)的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，實(shí)驗(yàn)中力F的含義可以是物體所受的合力(2)平衡摩擦力：如上圖所示，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，為了消除摩擦力對(duì)小車的影響，可將木板無(wú)滑輪的一端稍微墊高一些，用小車的重力的分力來(lái)抵消它所受到的摩擦力，直到小車不掛重物

3、時(shí)能在木板上勻速運(yùn)動(dòng)為止當(dāng)掛上重物時(shí)，只要重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，那么我們應(yīng)可近似認(rèn)為托盤(pán)和砝碼所受的重力大小等于小車所受的合力的大小增減盤(pán)中砝碼的個(gè)數(shù)可改變小車所受到的合力特別提示：整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變托盤(pán)和砝碼的質(zhì)量，還是改變小車的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力讓提供拉力的鉤碼(或沙和沙桶)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，可認(rèn)為拉力F等于鉤碼(或沙和沙桶)的重力嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了平衡摩擦力，需要在長(zhǎng)木板的下面墊一木塊(木塊墊在沒(méi)有滑輪的一端)，反復(fù)移動(dòng)木塊的位置，直到測(cè)出小車所拖紙帶上的各個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離都_為止，這時(shí)小車在斜面

4、上所做的是_運(yùn)動(dòng)，小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力恰好與小車的_平衡答案：相等勻速直線重力沿斜面向下的分力2.在本實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）A.平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)線通過(guò)定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂B.實(shí)驗(yàn)中無(wú)須始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量C.實(shí)驗(yàn)中需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量與砂和小桶質(zhì)量相差不多D.平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受阻力D知識(shí)清單知識(shí)清單實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理通過(guò)對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的研究，來(lái)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，小車的質(zhì)量可用_測(cè)定如果小車上加砝碼，質(zhì)量就是_的總質(zhì)量，小車前拴著細(xì)繩，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下

5、面吊著一個(gè)小桶，桶裝砂，砂和小桶的總質(zhì)量也可以用天平測(cè)定，知道砂和小桶的總質(zhì)量可以算出它們受的總重力，當(dāng)沙和小桶的總質(zhì)量_小車的總質(zhì)量時(shí)，這個(gè)重力就等于繩對(duì)小車的牽引力，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器將車的運(yùn)動(dòng)情況記錄下來(lái)，從相應(yīng)紙帶上可以求出小車運(yùn)動(dòng)的_，保持_不變，改變_，可以研究加速度和力的關(guān)系天平小車本身和砝碼遠(yuǎn)小于加速度小車總質(zhì)量砂和小桶的總質(zhì)量我們以縱坐標(biāo)表示_，橫坐標(biāo)表示_，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出相應(yīng)點(diǎn)，做出加速度和力的關(guān)系圖線，可以得出加速度正比于力的關(guān)系 如果保持_不變，在小車上加、減砝碼，改變小車的總質(zhì)量，可以研究_與_的關(guān)系，我們同樣可以以縱坐標(biāo)表示_，橫坐標(biāo)表示運(yùn)動(dòng)_，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)

6、據(jù)畫(huà)出相應(yīng)點(diǎn)，做出加速度和質(zhì)量倒數(shù)關(guān)系圖線，可以得出加速度正比于質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系小車運(yùn)動(dòng)加速度小車所受的牽引力砂和小桶的總質(zhì)量加速度質(zhì)量小車運(yùn)動(dòng)加速度物體質(zhì)量的倒數(shù)綜合拓展綜合拓展1加速度與力的關(guān)系(1)數(shù)據(jù)處理方法一設(shè)計(jì)一個(gè)表格如下，把同一物體在不同力的作用下的加速度值填在表中.序號(hào)123456力F加速度aF/a的值方法二為了更直觀地判斷 加速度a與力F的數(shù)量關(guān)系，我們 以加速度a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo)， 建立如右圖所示的坐標(biāo)系，根據(jù) 各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在表格數(shù)據(jù)中比較各組數(shù)據(jù)中F/a的值是否相等或接近相等在aF坐標(biāo)系中，如果所描的點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成正比，

7、如果不是，則需進(jìn)一步分析2加速度與質(zhì)量關(guān)系(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法一設(shè)計(jì)一個(gè)表格如下，把不同物體的質(zhì)量、加速度填入表格.序號(hào)123456質(zhì)量m加速度ama方法二因若“a與m成反比”，實(shí)際上就是“a與 成正比”，所以我們建立以a為縱坐標(biāo)、 為橫坐標(biāo)的坐標(biāo)系，建立右圖所示的坐標(biāo)系，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析在表格數(shù)據(jù)中比較各組數(shù)據(jù)中ma是否相等，或接近相等在a- 坐標(biāo)系中，如果所描的點(diǎn)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與m成反比如果不是，則需進(jìn)一步分析特別提示：實(shí)驗(yàn)中用圖象處理數(shù)據(jù)，可直觀看到兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，并有效減小誤差，并排除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)將“a與m成反比”用“a與 成正比”代替是一

8、種技巧，便于尋找關(guān)系嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用1若測(cè)得某一物體m一定時(shí)，a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫(huà)出a-F圖象(2)從圖象中可以判定：當(dāng)m一定時(shí)，a與F的關(guān)系為_(kāi)a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00答案：(1)畫(huà)出的aF圖象如下圖所示；(2)由圖象可知a與F成正比關(guān)系2在用實(shí)驗(yàn)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，下列對(duì)數(shù)據(jù)的分析我們常采用的是()A以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a-m圖象是一條經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線，則a與m成反比B以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a -m圖象是一條雙曲線，則a與m成反比C以a為縱坐標(biāo)， 為

9、橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a- 圖象是一條雙曲線，則a與m成反比D以a為縱坐標(biāo)， 為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，如果a- 圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線則a與m成反比D實(shí)驗(yàn)原理及方法 實(shí)驗(yàn)：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，為驗(yàn)證小車質(zhì)量M不變時(shí)，a與F成正比，小車質(zhì)量M和砂及桶的質(zhì)量m分別選取下列幾組數(shù)值：應(yīng)該用哪組效果會(huì)好()解析：實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要物體的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，效果才顯著所以，為減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)使Mm，為此選B組數(shù)值誤差較小，所畫(huà)的aF圖線就會(huì)比較準(zhǔn)確答案：B名師點(diǎn)睛：在解答實(shí)驗(yàn)題時(shí)，要回憶做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，尤其是實(shí)驗(yàn)原理 變式應(yīng)用變式應(yīng)用1如圖所示是某次利用氣墊導(dǎo)軌“驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律”的實(shí)驗(yàn)裝置

10、安裝完畢后的示意圖，圖中A為沙桶和沙，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計(jì)時(shí)器，F(xiàn)為蓄電池，電壓為6 V，G是電鍵，請(qǐng)指出圖中的三處錯(cuò)誤：答案：(1)B接滑塊的細(xì)線應(yīng)水平(或與導(dǎo)軌平行)(2)C滑塊離電火花計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(3)E電火花計(jì)時(shí)器用的是220 V的交流電，不能接直流電(1) _(2) _(3) _實(shí)驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理 若測(cè)得某一物體M一定時(shí)，a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表所示.a/(ms2)2.524.205.186.00F/N0.761.261.541.79(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫(huà)出a-F圖象(2)從圖象可以判定：當(dāng)M一定時(shí)，a與F的關(guān)系為_(kāi)解析：(1)根據(jù)表中所

11、給數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作出aF圖象，如右圖所示(2)由圖象可知aF成正比關(guān)系答案：(1)如上圖(2)正比名師點(diǎn)睛：若a與F成正比，則圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，同時(shí)因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差，研究誤差產(chǎn)生的原因，從而減小誤差增大實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，在誤差范圍內(nèi)圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線即可連線時(shí)應(yīng)使直線過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱分布在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，不予考慮變式應(yīng)用變式應(yīng)用2.“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如圖乙所示計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，

12、量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離該小車的速度a_m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)相同的砝碼都放在小車上掛上砝碼盤(pán)，然后每次從小車上取一個(gè)砝碼添加到砝碼盤(pán)中，測(cè)量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤(pán)中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤(pán)中砝碼總重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(ms2)0.691.181.662.182.70請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖丙中作出aF的關(guān)系圖象(3)根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過(guò)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要原因答案：(1)0.16(0.15也算對(duì))(2)如下圖所示(3)未計(jì)入砝碼盤(pán)的重力水平測(cè)試水平測(cè)試1在研究物體的“加速度、作用力和質(zhì)量”三個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，我們用實(shí)驗(yàn)研究了小車“在質(zhì)量一定的情況下，加速度和作用力的關(guān)系”；又研究了“在作用力一定的情況下，加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系”這種研究物理問(wèn)題的科學(xué)方法是( )A建立理想模型的方法B控制變量法C等效替代法 D類比法B素能提高素能提高7如下圖所示為某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖像，下列說(shuō)法中正確的是()A形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大B形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小C形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大D形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小AD