高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律教学课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律教学课件ppt，共22页。PPT课件主要包含了实验自主学习，控制变量法，控制变量，实验互动探究等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1.探究加速度与力、质量的关系。2.学会用___________探究物理规律。3.学会用图像法分析处理实验数据的方法。二、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺。
三、实验原理与设计1.实验的基本思想——_________法。2.实验原理:(1)加速度与力的关系:保持物体的质量m不变,测量物体在不同力F的作用下的加速度a,分析F与a的关系。(2)加速度与质量的关系:保持物体所受的力F不变,测量不同质量m的物体在恒力F作用下的加速度a,分析a与m的关系
3.实验设计——三个物理量的测量方法:(1)质量的测量:用天平测量质量。为了改变小车的质量,可以在小车中增减砝码的数量。(2)物体所受的作用力测量:
①先不悬挂小盘(砝码),在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板,反复移动薄木板的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。这时,小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。②悬挂小盘(砝码),改变小盘内砝码的个数,当满足:小盘(砝码)的质量远小于小车的质量时,小盘和砝码的总重力即为小车受到的拉力。
(3)加速度a的测量和比较:①应用纸带测加速度:在小车后面安装一条通过打点计时器限位孔的纸带,接通打点计时器电源后释放小车,打出一条纸带。然后,根据在匀变速直线运动中连续相等的时间间隔T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。②应用匀变速运动规律求加速度:如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间,然后由a= 算出a。
③应用“加速度与位移成正比”:物体做初速度为零的匀加速直线运动时a= 如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为x1、x2,则位移之比就是加速度之比,即
【实验过程】一、实验步骤1.用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0。2.按图所示把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)。
3.平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板,反复移动薄木板的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。这时,小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。4.把小车停在打点计时器处,并在小盘内放入适量的砝码,挂上小盘和砝码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。5.改变小盘内砝码的个数,重复步骤4,并多做几次。6.保持小盘内的砝码个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小车在木板上滑动打出纸带。
7.改变小车上砝码的个数,重复步骤6。二、数据收集与分析数据收集:1.保持小车质量不变时,计算各次小盘和砝码的重力(作为小车所受的合力)及对应纸带的加速度填入表1中。
2.保持小盘内的砝码个数不变时,计算各次小车和砝码的总质量及对应纸带的加速度,填入表2中。表2
数据分析:1.计算法:测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后,通过计算看是否满足 2.图像法:(1)分析加速度和力的关系:依据表格1,以加速度a为纵坐标,以外力F为横坐标,作出a-F关系图像,如图所示,图像是一条过原点的直线,便证明加速度与作用力成正比。
(2)分析加速度和质量的关系:依据表格2,以加速度a为纵坐标,以小车及砝码的总质量M或 为横坐标作出a-M或a- 关系图像,如图所示,根据a- 图像,如果图像是一条过原点的直线,就证明了加速度与质量成反比。
【误差分析】1.因实验原理不完善造成误差:实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力,存在系统误差。2.测量、操作不够准确造成偶然误差:摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
【实验探究】1.小车下滑过程受哪些力的作用,其合力等于砝码和盘的重力吗?(科学思维)提示:小车下滑过程中受到重力,绳的拉力,木板的支持力及摩擦力作用。在完全平衡摩擦力的前提下小车受到的合力就等于绳的拉力。绳的拉力实际上小于砝码和盘的重力,只有满足砝码和盘的总质量远小于小车的质量时,才可认为绳的拉力近似等于砝码和盘的重力。
2.小车运动过程中要受到木板给它的摩擦力,怎样平衡这个摩擦力?(科学思维)提示:将木板无定滑轮的一端稍微垫高一些,目的是用小车重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力。实验操作:在木板无定滑轮的一端下面垫上一块薄木板,反复移动薄木板的位置,直到小车不挂重物时,轻推后能在木板上匀速运动为止。
3.在探究加速度与力、质量的关系的实验中平衡了摩擦力后,改变重物的质量,或者改变小车的质量,是否还需要重新平衡摩擦力?(科学思维)提示:平衡摩擦力是指小车所受的重力沿斜面的分力与小车受摩擦阻力大小相等,即mgsinθ=μmgcsθ等式两边mg可消去,所以平衡摩擦力后,不管是改变重物的质量还是改变小车的质量,都不需重新平衡摩擦力。
4.在分析F一定,a与M的关系时,为什么画a- 图像而不画a-M图像?(科学态度与责任)提示:在实验中如果发现一个量x与另一个量y成反比,那么x就应与 成正比。据此,我们可以将反比函数的曲线转化为正比函数的直线,因为在处理数据时,判断一条直线是否为正比函数图像,比判断一条曲线是否为反比函数图像要直观。