高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系多媒体教学ppt课件

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推车的人越多，推力越大，车的速度改变就越快。
相同推力下，若汽车是空车，则比满载时速度改变快。
汽车获得的加速度与其质量和所受外力有关。
对同一物体，作用力越大，加速度越大；对不同物体，在相同力的作用下，物体质量越小，加速度越大。
探究加速度与力、质量的关系
可能影响加速度的因素有两个，一是质量，二力外力。怎样才能判断某一可能因素是否对加速度有影响呢？
在探究质量对加速度的影响时，控制合外力不变，改变研究对象质量的大小，观察加速度的变化。在探究外力对加速度的影响时，探究研究对象的质量不变，改变外力的大小，观察研究对象加速度的变化。
可通过改变加上小车上的钩码的质量来实现对小车质量的改变，可通过天平来测量小车的质量。
方法一 根据位移与时间的关系式测量
因为小车做初速度为0的匀加速直线运动，根据位移与时间的关系式可得
其中时间和位移可通过纸带上的点迹来获得。
方法二 逐差法求加速度
将6个时间段分成3组，X1、X4一组， X2、X5一组， X3、X6一组。分别根据每一组的数据求加速度。于是有
方法三 求加速度的比例关系
因为实验探究的是加速度与其他物理量之间的比例关系，故测量不同情况下加速度的比值也是可以的。
由位移与时间的关系可知，如果物体运动的时间相等，那么物体运动的加速度之比即为位移之比，即
通过纸带上的点迹完全可以控制所研究的时间段相等。
可通过改变小盘中钩码的质量来实现对小车拉力的控制。
将木板靠近打点计时器的端垫起，可使重力沿木板的分来平衡小车所受的摩擦力。
用天平测量小盘和砝码的质量m′和小车的质量m。
把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)。
在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。
小盘通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带编号码。
保持小车的质量m不变，改变小盘和钩码的质量m′，重复步骤(4)。
在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a，并记录数据。
在步骤(4)的基础上，保持小盘中钩码的数量不变，改变小车的质量，重复步骤（4）。
若这些点大致在同一条直线上，故可以判断在质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
若加速度的大小随质量的增大而减小。但这时仅从图像上不能判断加速度就一定与质量成反比，因为也有可能是其他的函数关系，如二次函数，摆线。
绘制a-1/m(a-1/m2)图像。
要验证加速度是否与质量成反比，可绘制a-1/m图像，若描出的点在同一直线上，则a与1/m成正比，即a与m成反比；要验证加速度是否与质量的平方成反比，则可绘制a-1/m2图像，若描出的点在同一直线上，则a与1/m2成正比，即与m2成反比。
在物体的质量一定时，加速度的大小与合外力的大小成正比。在物体所受的合外力一定时，加速度的大小与此物体的质量成反比。
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。
例1 某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)下列做法正确的是________(填字母代号)。A. 调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B. 在调节长木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C. 实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D. 通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
(2)当木块(及木块上的砝码)的质量M与小桶(包括桶内砝码)的质量m的大小关系满足_______时，才可以认为细绳对木块的拉力大小等于桶及桶中砝码的重力。(3)如右图是甲、乙两同学研究了加速度与力的关系，并根据实验数据画出的图像。形成图线甲的原因是____________________________。形成图线乙的原因是____________________________。
例2 某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：
(1)通过实验得到如图乙所示的a­-F图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角________(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________砝码和盘的总重力(填“大于”、“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足________的条件。
(3)该同学得到如图丙所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50 Hz．A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。Δx=xDG-xAD＝________cm。由此可算出小车的加速度a=________m/s2。(结果保留两位有效数字)