人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学演示ppt课件

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牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使他改变这种状态
1.力是物体运动状态改变的原因
2.质量越大，惯性越大，物体的运动状态越难改变
1.空载卡车与满载卡车在相同动力下哪个起动更快？
初步结论：m越大，a越小.
2.家用汽车与赛车在质量相近时哪个起动更快？
初步结论：F越大，a越大.
定性分析：加速度与力、质量的关系
[实验探究]一、实验思路
研究加速度与力、质量的关系，我们怎么采用什么实验方法？
当质量一定时，探究加速度与力的关系当力一定时，探究加速度与质量的关系
①如何给小车施加一个可以测量的恒力呢？
②细线给小车提供的拉力是小车受到的合力吗？
③如何调整装置能够消除阻力的影响，使线的拉力就是小车受到的合力？
在木板远离定滑轮端垫木块，让重力沿斜面的分力与小车受到的阻力平衡即补偿了阻力.
④如何用实验方法判定阻力刚好被补偿？
调整木块位置，轻推小车，小车做匀速直线运动(纸带上的点均匀)即补偿到位，注意不系槽码.
⑤悬挂的重物的重力等于细线的拉力吗？
槽码处于非平衡状态，F≠mg
小车、砝码、槽码、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平.
用打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a
槽码的总重力G当作小车受到的拉力F
实验过程1：探究a与F的关系（小车质量不变）
1.把细线绕过定滑轮系在小车上，另一端系上槽码.保持小车质量不变，改变槽码的个数，以改变小车所受的拉力.处理纸带，测出加速度，将结果填入表1中.
实验过程2：探究a与m的关系（钩码质量不变）
表2　小车所受的拉力一定
2.保持槽码个数不变，即保持小车所受的拉力不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度，把数据记录在表2中.
实验结论：当小车质量一定时，a与F成正比
1.分析加速度a与力F的定量关系
实验结论：当力F一定时，a与m成反比
2.分析加速度a与质量m的定量关系
图像分析对比选择哪一个更合理？
2.偶然误差(1)质量的测量(2)打点间隔、距离的测量(3)细线或纸带不与木板平行(4)倾斜角度不当，补偿阻力不足或过度
1．系统误差：本实验中用槽码的重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于槽码的重力)
实验时作出如图甲、乙所示的图像，试分析产生的原因.
答案　题图甲：木板的倾角过大或补偿阻力过度.题图乙：没有补偿阻力或补偿阻力不足
1.在研究作用力F一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系的实验中，某同学安装的实验装置和设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和槽码的质量B.按图安装好实验器材C.把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，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.保持槽码的质量不变，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与M的关系
(1)请改正实验装置图中的错误.①电磁打点计时器位置_________；②小车位置___________________；③滑轮位置___________________.
①电磁打点计时器应固定在长木板无滑轮的一端，应靠近右端；②释放小车时，小车应靠近打点计时器；③连接小车的细绳应平行于木板，故应调节滑轮位置使细绳平行于木板.
实验前应补偿阻力，使小车所受重力沿木板方向的分力与小车所受阻力平衡，故应垫高长木板右端以补偿阻力.实验中把槽码的重力看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑阻力，故必须补偿阻力且应排在步骤B之后.
(2)该同学漏掉的重要实验步骤是_________，该步骤应排在步骤___之后.
步骤D中电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在8 V的交流电源上.
(3)在上述步骤中，有错误的是步骤___，应把________________改为______________.
(4)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤___，应把_______________改为________________.
2.(课本第93页第2题改编)某同学用如图所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系.所用交变电流的频率为50 Hz.
(1)如图是他某次实验得到的纸带，每两个计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示.则小车的加速度是________ m/s2.
由题意可知，相邻计数点时间间隔T＝0.1 s，由Δx＝aT2得
(2)保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示.请在如图所示的坐标纸中作出a－ 图像.根据a－ 图像可以得到的实验结论是____________.
3.为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验，其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑块通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑块连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两光电门间的距离为x，牵引槽码的质量为m，回答下列问题：
(1)实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？____________________.
取下牵引槽码，滑块放在任意位置都不动；或取下牵引槽码，轻推滑块，数字计时器记录的两个光电门的光束被遮挡的时间相等.
(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是＝5 g B.m2＝15 g C.m3＝40 g D.m4＝400 g
在探究加速度与力的关系的实验中，当槽码的质量远小于滑块连同上面固定的挡光片的总质量时，才能近似认为槽码受到的重力等于滑块受到的拉力，故D不合适.
(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度a的表达式为_________________.(用Δt1、Δt2、D、x表示)
实验原理：以小车、一端带有定滑轮的长木板、细线、砝码、刻度尺、天平、夹子为实验器材，让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，测出各自的位移x1、x2，则a1：a2=x1：x2，把加速度的测量转换成长度的测量.
注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力
探究加速度与力、质量的关系
分析加速度a与质量m的定量关系
分析加速度a与力F的定量关系
用槽码的重力代替小车受到的拉力
当小车质量远大于钩码质量