高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学演示课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系教学演示课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了应靠右端，应靠近打点计时器，应使细绳平行于木板，补偿阻力，V电压的蓄电池，V的交流电源，作a-M关系图像，见解析图，匀速直线等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
探究重构·关键能力达成
类型一　实验原理与操作【典例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______________________________________________。(2)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在步骤________之后。(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___________________。
[解析]　(1)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。(2)实验时应补偿阻力，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。
类型二　数据处理和误差分析【典例2】　某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验，图甲为实验装置简图。
(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2。(保留两位有效数字，交流电的频率为50 Hz)
实验前没有补偿阻力或者补偿阻力不足
类型三　创新实验设计【典例3】　图甲为探究质量一定时，加速度与合力的关系的实验装置示意图，连接在小车后面的纸带穿过电火花计时器，将小车和挂在竖直面内的拉力传感器用一条柔软的轻绳通过光滑的定滑轮和轻质动滑轮连接起来。
(1)要使绳子的拉力就是小车所受的合外力，在实验中，需要对实验装置进行调整。第一步：要使绳子的拉力沿着长木板方向，需要进行的操作是__________________________________________；
调整定滑轮的高度，使拴小车的细绳与长木板平行
第二步：补偿阻力，需要进行的操作是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(用文字简要概述)
在长木板的右端下方垫上一小木块，取下钩码(包括动滑轮)，将小车靠近打点计时器，轻推小车，小车沿长木板运动；反复调整长木板的倾角进行实验，直到小车能够匀速运动
(2)实验中得到一条纸带的一部分如图乙所示，相邻计数点间的距离已在图中标出，相邻两计数点间还有4个计时点未画出，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。根据图中数据计算出加速度的大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)。(3)某次实验中根据测量数据作出如图丙所示的a-F图像，该小组同学做实验时存在的问题是_________________________________________。
没有补偿阻力或补偿阻力不够
[解析]　(1)要使绳子的拉力就是小车所受的合外力，在实验中，需要对实验装置进行调整。第一步：要使绳子的拉力沿着长木板方向，需要进行的操作是：调整定滑轮的高度，使拴小车的细绳与长木板平行。第二步：补偿阻力，需要进行的操作是：在长木板的右端下方垫上一小木块，取下钩码(包括动滑轮)，将小车靠近打点计时器，轻推小车，小车沿长木板运动；反复调整长木板的倾角进行实验，直到小车能够匀速运动。
应用迁移·随堂评估自测
1．用如图所示的实验装置，保持小车质量一定，探究小车加速度a与合力F的关系。(1)由于本实验中要用砝码和砝码盘的总重力大小作为细线对小车拉力大小。所以必须使砝码和砝码盘总质量m与小车质量M大小关系满足________。A．M远小于mB．m远小于M
(2)为了消除阻力的影响，以下操作正确的是______。A．需要调节斜面倾角，使小车在盘(盘中不放砝码)的牵引下在斜面上匀速下滑B．需要拿走砝码盘，纸带穿过打点计时器，并固定在小车的尾端，然后调节斜面倾角，轻推小车，使小车在斜面上匀速下滑C．每改变一次小车的质量，需要重新补偿一次阻力
(3)多次改变砝码的质量，测得多组F、a。根据实验数据作出的a-F图像如图所示。图像未经过原点的原因可能是________。A．补偿阻力过度B．补偿阻力不足
[解析]　(1)只有当m≪M时，小车所受的拉力才可以认为等于砝码盘和砝码的总重力，故选B。(2)补偿阻力时，需要拿走砝码盘，将纸带穿过打点计时器，并固定在小车的尾端，然后调节斜面倾角，轻推小车，使小车在斜面上匀速下滑，故A错误，B正确。改变小车的质量，不需要重新补偿阻力，故C错误。(3)题图中直线没过原点，当F＝0时，a≠0，也就是说当细线上没有拉力时小车就有了加速度，说明实验者实验操作中补偿阻力过度，故选A。
2．如图所示为某同学探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。
(1)下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、沙和沙桶、天平(附砝码)。除以上器材外，还需要的有________。A．停表B．刻度尺C．交流电源D．直流电源(2)本实验采用的科学方法是________。A．理想实验法B．控制变量法C．建立物理模型法
(3)实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力；小车放在长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做___________运动。
[解析]　(1)本实验中需要测位移，则需要刻度尺，电磁打点计时器需要低压交流电源，故选BC。(2)实验探究外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系，采用的科学方法是控制变量法，故选B。(3)补偿阻力时，把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做匀速直线运动即可。
3．用斜面、小车、砝码等器材做探究加速度与力、质量关系的实验。如图所示为实验中的一条打点纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1，x2，x3，…，x6已量出。
(1)根据给出的信息，写出加速度的几种表达式：__________________________________________________。
(2)实验中要对砝码质量m和小车质量M进行选取，以下最合理的一组是________。A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
4．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置，其中M为小车的质量，m为沙和沙桶的总质量，滑轮固定在车上，质量为m0＝0.1 kg。力传感器可测出轻绳上的拉力F的大小，不计滑轮与轻绳之间的摩擦。
(1)实验时，一定要进行的操作是________。(填写选项前的字母)A．用天平测出沙和沙桶的总质量B．将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数D．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的总质量m远小于小车的质量M
(2)甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出打点计时器打下标号为2的点时小车的速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2(结果保留三位有效数字)。(3)乙同学根据测量数据作出如图所示的a-F图线，该同学做实验时存在的问题是___________________________________________________。
没有补偿阻力或者补偿阻力不够
[解析]　(1)本题中轻绳上的拉力可以由力传感器测出，因此不需要用天平测出沙和沙桶的总质量，也不需要使沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，A、D错误；实验时需将长木板右端垫高，以补偿阻力，B正确；实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，并记录力传感器的示数，C正确。