人教版必修1 4.2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 課件（28張）.ppt

實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 什么是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變 根據(jù)牛頓第一定律 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因是什么 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變指的是物體的速度發(fā)生了變化 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 力 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化 速度變化 產(chǎn)生加速度 力是產(chǎn)生加速度的原因 f1 f2 定性討論1 加速度的大小與力有什么關(guān)系 結(jié)論 對(duì)同一物體 受力越大 加速度越大 定量關(guān)系 a f m1 m2 定性討論2 加速度的大小與質(zhì)量有什么關(guān)系 結(jié)論 物體受力相同時(shí) 質(zhì)量越小 加速度越大 定量關(guān)系 a 1 m 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?定量分析a f合 m的關(guān)系 二 實(shí)驗(yàn)原理 研究方法 控制變量法 b f一定時(shí) a與m的定量關(guān)系 a m一定時(shí) a與f的定量關(guān)系 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 參考方案一 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究 小車 研究對(duì)象 可用天平稱其質(zhì)量m 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度a 砝碼盤和砝碼 重力mg提供拉力 合力f g fn f f 平衡摩擦力 g g1 fn f g1平衡摩擦力f 當(dāng)m m時(shí) 可近似認(rèn)為小車所受的拉力f等于mg 三 實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶及復(fù)寫紙 小車 一端附有滑輪的長(zhǎng)木板 小盤和砝碼 細(xì)繩 低壓交流電源 導(dǎo)線 天平 刻度尺 四 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用天平測(cè)出小車m 砝碼的質(zhì)量和小盤與砝碼的總質(zhì)量m 把數(shù)據(jù)記錄下來 2 安裝好實(shí)驗(yàn)裝置 在小車上裝好紙帶 紙帶另一端穿過計(jì)時(shí)器限位孔 調(diào)整木板傾斜程度 平衡摩擦力 實(shí)驗(yàn)步驟 3 控制小車質(zhì)量不變 用細(xì)線將小盤與小車相連 小盤質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量 打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 釋放小車 測(cè)出一組數(shù)據(jù) 4 改變小盤內(nèi)砝碼個(gè)數(shù) 多測(cè)幾組數(shù)據(jù) 算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值 填入表格 一 中 5 保持小盤內(nèi)砝碼個(gè)數(shù)不變 改變小車質(zhì)量 再測(cè)幾組數(shù)據(jù) 并將對(duì)應(yīng)的質(zhì)量和加速度的值 填入表格 二 中 五 數(shù)據(jù)處理 1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄處理 m一定 a與f關(guān)系 0 100 146 0 200 302 0 300 428 0 400 592 0 500 751 如何更直觀地處理數(shù)據(jù) 結(jié)論 m一定時(shí) a f 數(shù)據(jù)處理 2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄處理 f一定 a與m的關(guān)系 結(jié)論 f一定時(shí) a 1 m 六 注意事項(xiàng) 1 在平衡摩擦力時(shí) 不要把懸掛小盤的細(xì)線系在小車上 即不要給小車加任何牽引力 并要讓小車拖著打點(diǎn)的紙帶運(yùn)動(dòng) 2 每條紙帶必須在滿足小車與車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量的條件下打出 只有如此 小車受到的拉力才可視為等于小盤和砝碼的總重力 3 改變拉力和小車質(zhì)量后 每次開始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 并應(yīng)先接通電源 再放開小車 且應(yīng)在小車到達(dá)滑輪前按住小車 七 誤差來源 1 測(cè)量誤差 1 質(zhì)量的測(cè)量 2 打點(diǎn)間隔距離的測(cè)量 2 操作誤差 1 拉線或紙帶不與木板平行 2 傾斜角度不當(dāng) 平衡摩擦力不準(zhǔn) 3 原理誤差 本實(shí)驗(yàn)中用小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力 實(shí)際上小車受到的拉力要小于小盤和砝碼的總重力 存在系統(tǒng)誤差 方案二 以小車 一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板 細(xì)線 砝碼 刻度尺 天平 夾子為實(shí)驗(yàn)器材 研究小車的運(yùn)動(dòng) 利用兩小車位移之比就等于加速度之比來研究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系 參考方案二 1 控制m相同 探討加速度a與f的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)方案 二 原理 如圖所示 f1 f2 在相同的時(shí)間內(nèi) x1 a1t2 x2 a2t2 a1 a2 x1 x2 測(cè)量出x1 x2 a f 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 1 加速度與力的關(guān)系 如果 證明a f 圖像為一條經(jīng)過原點(diǎn)的直線 x1 x2 f f 2 控制f相同 探討加速度a與m的關(guān)系 a 1 m m1 m2 在相同的時(shí)間內(nèi) m1 m2 x1 a1t2 x2 a2t2 a1 a2 x1 x2 測(cè)量出x1 x2 2 加速度與質(zhì)量的關(guān)系 如果 證明a 1 m 圖像為一條通過原點(diǎn)的直線 題1 關(guān)于 探究加速度 力 質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn) 下列說法中符合實(shí)際的是 a 通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力f的研究 能歸納出加速度 力 質(zhì)量三者之間的關(guān)系b 通過保持小車質(zhì)量不變 只改變小車的拉力的研究 就可以歸納出加速度 力 質(zhì)量三者之間的關(guān)系c 通過保持小車受力不變 只改變小車質(zhì)量的研究 就可以得出加速度 力 質(zhì)量三者之間的關(guān)系d 先不改變小車質(zhì)量 研究加速度與力的關(guān)系 再不改變受力 研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系 最后歸納出加速度 力 質(zhì)量三者之間的關(guān)系 d 實(shí)驗(yàn)原理 題2 在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和小車做 探究加速度 力 質(zhì)量之間的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)時(shí) 下列說法中正確的是 a 平衡摩擦力時(shí) 應(yīng)將砝碼及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上b 連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板保持平行c 平衡摩擦力后 長(zhǎng)木板的位置不能移動(dòng)d 小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 且應(yīng)先接通電源再釋放小車 bcd 實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的事項(xiàng) 題3 在 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 在研究加速度a與小車的質(zhì)量m的關(guān)系時(shí) 由于沒有注意始終滿足m m的條件 結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖中的 d 實(shí)驗(yàn)誤差分析 實(shí)驗(yàn)誤差分析 1 練3 1 在 探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1 所示 有兩位同學(xué)通過測(cè)量作出a f圖象 如下圖 2 所示甲 乙中的a b圖線 試分析 2 a圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是 a圖線上部彎曲的原因是 沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力時(shí)傾角過小 未滿足盤和砝碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量 b圖線在縱軸上有截距的原因是 平衡摩擦力時(shí) 長(zhǎng)木板傾角過大 小車沿斜面向下分力大于摩擦力 使尚未對(duì)小車施加力時(shí) 小車已有加速度 題4 用如圖所示的裝置來探究物體的加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)時(shí) 小盤和砝碼牽引小車 使小車做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng) 打開夾子 兩小車可同時(shí)運(yùn)動(dòng) 合上夾子 兩小車可同時(shí)停止運(yùn)動(dòng) 為什么此實(shí)驗(yàn)中可以不測(cè)量加速度的具體值 原因 解析 實(shí)驗(yàn)探究的是加速度與其他量之間的比例關(guān)系 實(shí)驗(yàn)開始后兩小車同時(shí)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 由x at2 2及兩小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等可得 x1 x2 a1 a2 因此求兩小車的加速度之比可轉(zhuǎn)化為求小車的位移之比 間接比較 題5 為了探究加速度與力的關(guān)系 使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 其中g(shù)1 g2為兩個(gè)光電門 它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連 當(dāng)滑行器通過g1 g2光電門時(shí) 光束被遮擋的時(shí)間 t1 t2都可以被測(cè)量并記錄 滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為m 擋光片寬度為d 光電門間距離為x 牽引砝碼的質(zhì)量為m 回答下列問題 1 實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘 使氣墊導(dǎo)軌水平 在不增加其他儀器的情況下 如何判定調(diào)節(jié)是否到位 解析 1 如果氣墊導(dǎo)軌水平 則不掛砝碼時(shí) m應(yīng)能在任意位置靜止不動(dòng) 或推動(dòng)m后能使m勻速運(yùn)動(dòng) t1 t2 直接測(cè)量 光電門 2 若取m 0 4kg 改變m的值 進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn) 以下m的取值不合適的一個(gè)是 a m1 5gb m2 15gc m3 40gd m4 400g 解析 2 應(yīng)滿足m m 故m4 400g不合適 d 3 在此實(shí)驗(yàn)中 需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度 求得的加速度的表達(dá)式為 由 v1 d t1 v2 d t2 v22 v12 2ax 可得 直接測(cè)量 光電門 小結(jié) 明確幾個(gè)問題 1 怎么設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn) 1