高一物理教科版必修1 第1部分 第三章 第2节《探究加速度与力、质量的关系》课件

欢迎进入物理课堂 第三章 第2节 理解教材新知 把握热点考向 考向一 考向二 应用创新演练 随堂基础巩固 一 实验目的 1 学会用控制变量法探究物理规律 2 探究加速度与力 质量的关系 二 实验原理1 影响物体加速度的因素物体质量相同时 受到的合外力越大 加速度越大 受到的合外力越小 加速度越小 物体所受合外力一定时 质量大的物体加速度小 质量小的物体加速度大 2 F与a的求法F的求法 小车质量越大 则小车所受拉力越接近砝码的重力 a的求法 在小车上连接纸带 利用打点计时器在纸带上打点记录小车的运动情况 通过测量纸带上的点迹求出加速度的大小 3 探究法 控制变量法加速度a和质量m 外力F都有关系 研究它们之间的关系时 先保持质量不变 测量物体在不同的力的作用下的加速度 分析加速度与力的关系 再保持物体所受外力不变 测量不同质量的物体在该力作用下的加速度 分析加速度与质量的关系 这种先控制某些参量不变 研究另两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法 三 实验器材砝码 一端有定滑轮的长木板 细绳 纸带 导线 夹子 小盘 天平 小车 打点计时器 交流电源 刻度尺 四 实验步骤 1 用天平测出小车和小盘 包括其中砝码 的质量分别为M0 m0 并把数值记录下来 2 按图3 2 1所示将实验器材安装好 小车上不系绳 图3 2 1 3 把长木板无滑轮的一端下面垫一薄木板 以平衡摩擦力 4 将小盘通过细绳系在小车上 接通电源放开小车 用纸带记录小车的运动情况 取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘的重力m0g 5 保持小车的质量不变 改变小盘 包括其中砝码 的质量重复步骤 4 多做几次实验 每次小车从同一位置释放 并记录好相应纸带 6 保持小车所受合力不变 在小车上加砝码 并测出小车和放上砝码后的总质量M1 接通电源放开小车 用纸带记录小车的运动情况 取下纸带并在纸带上标上号码 7 继续在小车上加放砝码 重复步骤 6 多做几次实验 并记录好相应纸带 五 数据处理 1 把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中 图3 2 2 由以上数据画出它的a F关系图像如图3 2 2所示 通过a F关系图像 我们可以得出小车的加速度a与力F成正比 2 把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中 图3 2 3 六 注意事项 1 平衡摩擦力时不要挂重物 整个实验平衡了摩擦力后 不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量 都不需要重新平衡摩擦力 2 实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量 只有如此 砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 3 各纸带上的加速度都应是该纸带上的平均加速度 4 作图像时 要使尽可能多的点在所作直线上 不在直线上的点应尽可能地对称分布在所作直线两侧 离直线较远的点是错误数据 可舍去不予考虑 5 小车应靠近打点计时器 且先接通电源再放手 七 误差分析 1 质量的测量 纸带上打点计时器打点间隔距离的测量 细绳或纸带不与木板平行等都会造成误差 2 因实验原理不完善造成误差 本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力 实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力 存在系统误差 小盘及砝码的总质量越接近小车的质量 误差就越大 反之 小盘及砝码的总质量越小于小车的质量 误差就越小 3 平衡摩擦力不准造成误差 对实验原理和步骤的理解 例1 用如图3 2 4所示的装置研究在作用力F一定时 小车的加速度a与小车质量M的关系 某位同学设计的实验步骤如下 A 用天平称出小车和小盘的质量 B 按图安装好实验器材 C 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘 图3 2 4 D 将电火花打点计时器接在220V电压的直流电源上 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量 E 保持小盘及盘内砝码的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每次增加后的M值 重复上述实验 F 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 G 作a M关系图像 并由图像确定a M关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在 步实验之后 2 在上述步骤中 有错误的是 应把 改为 3 在上述步骤中 处理不恰当的是 应把 改为 用图像法处理实验数据 例2 探究加速度与物体质量 物体受力的关系 的实验装置如图3 2 5甲所示 图3 2 5 1 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 打点计时器打点的时间间隔为0 02s 从比较清晰的点起 每5个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度a m s2 结果保留两位有效数字 2 平衡摩擦力后 将5个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中 测量小车的加速度 小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表 请根据实验数据在图3 2 6中作出a F的关系图像 图3 2 6 3 根据提供的实验数据作出的a F图线不通过原点 请说明主要原因 2 根据所给数据描点 作出图像如图所示 3 小车 砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力 而表中数据漏计了砝码盘的重力 导致合力F的测量值小于真实值 a F图像不过原点 答案 1 0 16 0 15也算对 2 见解析图 3 未计入砝码盘的重力 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全