2019高中物理 第四章 力与运动 4.3 探究加速度与力、质量的定量关系课件 粤教版必修1.ppt

第三节探究加速度与力 质量的定量关系 目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 实验装置的改进在精确地探究加速度与物体的质量及其受力的大小之间的关系时 把滑块放到气垫导轨上的目的是减小滑块所受的摩擦力 二 加速度与力的定量关系在质量保持不变时 物体的加速度与所受的合外力成正比 加速度的方向与合外力的方向相同 三 加速度与质量的定量关系在受力不变时 物体的加速度跟物体的质量成反比 四 实验数据的图象表示在本实验中 我们猜想物体的加速度与它所受的合外力成正比 与物体的质量成反比 然后根据实验数据作出a F图象和 图象 目标导航 预习导引 如何应用数字计时器测物体的加速度 知识精要 思考探究 迁移应用 一 二 典题例解 一 加速度与力的定量关系 一 实验原理采用控制变量法 当研究三个物理量之间的关系时 先让其中一个量保持不变 研究另外两个量之间的关系 最后总结三个量之间的相互关系 1 保持物体的质量不变 研究加速度与物体受到的合外力之间的关系 2 保持物体受到的合外力不变 研究加速度与物体的质量之间的关系 二 实验器材气垫导轨 附有标尺 滑轮 滑块 挡光板 光电门和数字计时器等 托盘 砝码 带小钩的细绳 橡皮泥 天平等 知识精要 思考探究 迁移应用 一 二 典题例解 三 实验步骤1 让滑块在砝码拉力作用下做加速运动 记录下砝码的质量m 两光电门间的距离s及滑块通过光电门的速度v1 v2 2 保持滑块质量不变 通过增加 或减少 砝码的数量来改变拉力的大小 重复实验3次 3 用公式计算出滑块的加速度 4 将滑块质量不变时的实验数据记入表格并作出a F图象 图象是一条经过原点的直线 由图象得出 当物体质量不变时加速度与物体所受合外力成正比 知识精要 思考探究 迁移应用 一 二 典题例解 5 1 设计表格 如下表所示 2 建立坐标系如图所示 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 在探究加速度与力的定量关系实验中 利用气垫导轨进行实验是否需要先平衡摩擦力 提示 不需要 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 例1 多选 在用实验探究加速度和力的关系时 下列关于实验的思路和数据分析 正确的是 A 实验的基本思想是保持物体的质量不变 测量物体在不同力作用下的加速度 分析加速度与力的关系B 实验的基本思想是保持物体所受力相同 测量质量不同的物体在该力作用下的加速度 分析加速度与质量的关系C 在处理实验数据时 以a为纵坐标 F为横坐标 根据数据在坐标系中描点 若这些点在一条过原点的直线上 说明a与F成正比D 在处理实验数据时 以a为纵坐标 m为横坐标 根据数据在坐标系中描点 若这些点在一条过原点的直线上 说明a与m成正比 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 思路分析 正确理解加速度a与合外力F及加速度a与物体质量的关系 熟悉本实验的原理和过程是解决问题的关键 解析 本实验是利用控制变量法得到a F二者的关系 A C所述符合实验的思路和数据分析 故应选A C 答案 AC 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 多选 采用如图 a 所示的装置探究 加速度与力的定量关系 实验后 甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图 b 中的直线 乙同学画出的a F图象为图 b 中的直线 直线 在纵轴或横轴上的截距较大 明显超出了误差范围 下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释 其中可能正确的是 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 A 实验前甲同学没有平衡摩擦力B 甲同学在平衡摩擦力时 把长木板的始端抬得过高了C 实验前乙同学没有平衡摩擦力D 乙同学在平衡摩擦力时 把长木板的始端抬得过高了答案 BC解析 采用小车在长木板上的运动来探究 加速度与力的定量 的关系 应当消除摩擦力这个干扰因素 所以实验时应把长木板始端垫高 直线 在纵轴上有较大截距 说明绳子对小车没有拉力 还没有加重物 时小车已经有了加速度 原因是甲同学在平衡摩擦力时 把长木板的始端抬得过高 直线 在横轴上有较大截距说明绳子对小车的拉力大到某一个值的时候小车才开始运动 原因是乙同学在实验前没有平衡摩擦力或把长木板的始端抬得不够高 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 二 加速度与质量的定量关系实验步骤1 保持砝码的质量不变 即滑块所受的拉力不变 记下滑块通过光电门的速度v1 v2 2 在滑块上增加 或减少 橡皮泥来改变滑块的质量 重复进行几次 记下实验数据 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 如果对实验数据进行处理时 得到a m图象 能否通过a m图象得到加速度a与物体质量m的定量关系 提示 当外力不变时 加速度a随着物体质量的增大而减小 是反比例关系 故a m图象不容易得到a与m的定量关系 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 例2 若测得某一物体受力F一定时 a与m的关系数据如下表所示 思路分析 正确建立坐标系 确定分度值 使数据描出的点分布合理 可减小实验误差 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 答案 1 见解析 2 反比 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 某同学利用图 a 所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图 如图 b 所示 实验中小车 含发射器 的质量为200g 实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮 小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到 回答下列问题 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 1 根据该同学的结果 小车的加速度与钩码的质量成 选填 线性 或 非线性 关系 2 由图 b 可知 a m图线不经过原点 可能的原因是 3 若利用本实验装置来验证 在小车质量不变的情况下 小车的加速度与作用力成正比 的结论 并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力 则实验中应采取的改进措施是 钩码的质量应满足的条件是 答案 1 非线性 2 存在摩擦力 3 调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 思考探究 解析 1 由小车的加速度与钩码质量的关系图可知 描的点不在一条直线上 两者为非线性关系 2 由关系图可知 当钩码质量不为零 即小车受到一定的拉力时 其加速度为零 原因可能是小车受到摩擦力的作用 3 调节轨道的倾斜度 平衡摩擦力 使得小车受的合力等于绳对小车的拉力 分别对小车和钩码受力分析 由牛顿第二定律得 F Ma和mg F ma 解得 可知当M m时 F mg 因此 平衡摩擦力后 再使钩码的质量远小于小车的质量 就可以直接以钩码的重力作为小车受到的合外力