物理必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系说课ppt课件

这是一份物理必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系说课ppt课件，共53页。PPT课件主要包含了控制变量法，平衡摩擦力，沙和沙桶的总重力，平衡摩擦力法，近似法，图像法，化曲为直法，位移x，时间t，m′＋m等内容，欢迎下载使用。

必备知识·自主预习储备
关键能力·情境探究达成
 类型一　实验原理与操作【典例1】　(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关。探究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是___________。
[解析]　探究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法。
(2)某同学的实验方案如图所示，他想用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，他先做了两方面的调整措施：①用小木块将长木板不带定滑轮的一端垫高，目的是___________。②使沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于_________________。
[解析]　用小木块将长木板不带定滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力；用沙和沙桶的总重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，应使沙和沙桶的总质量远小于小车的质量。
 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)
(3)保持小车质量不变，改变槽码个数，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图丁所示。该图线不通过原点，其主要原因是_________________________________________。
实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
[思路点拨]　解答本题时可按以下思路分析：
(3)由题图可分析，当加速度a为零时，拉力F并不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。
 类型三　创新实验设计【典例3】　(2022·山东卷)在天宫课堂中，我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；
②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；
④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。
学习效果·随堂评估自测
1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法。(1)实验环境的等效法：________________；[解析]　由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法。
1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法。(2)实验条件设计的科学方法：___________；[解析]　在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法。
1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法。(3)实验原理的简化：________，即当小车质量m车≫m槽码时，细绳对小车的拉力大小近似等于槽码的重力；[解析]　当小车质量M车≫m槽码时，细绳对小车的拉力大小近似等于槽码重力m槽码g，称为近似法。
1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法。(4)实验数据处理的科学方法：_________；[解析]　通过图像研究实验的结果，称为图像法。
2．(2022·江阴一中高一检测)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。
(2)实验中要对砝码质量m和小车质量m车进行选取，以下最合理的一组是________。A．m车＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB．m车＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC．m车＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD．m车＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
[解析]　在探究加速度与力、质量关系的实验中，为使细绳对小车的拉力等于小盘和砝码的总重力，应满足小盘和砝码的总质量远小于小车的质量，且尽可能多测几组数据，故C项最合理。
3．某实验小组设计了如图甲所示的实验装置“探究加速度和力的关系”。实验装置主要部件为位移传感器的发射器和接收器，分别固定在轨道右端和小车上；通过传感器测定两者间位移变化，从而测出小车的加速度。
(1)在该实验中采用的方法是____________。保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受拉力，用传感器测小车的加速度。通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。该实验小组在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图乙所示，可知在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的图线是________(选填“①”或“②”)。
[解析]　在探究加速度与力的关系时，要控制小车的质量不变，所以采用的方法是控制变量法，题图乙中图线①与a轴正半轴有交点，表明拉力F为零时，小车具有沿轨道向下的加速度，一定是轨道右侧抬高为斜面的情况下得到的。
(2)随着钩码的数量逐渐增多，图乙中的图线明显偏离直线，造成此误差的主要原因是________。A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大
4．某同学设计了如图所示的装置，利用刻度尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10 m/s2。
(3)实验得到a与m的关系如图所示，由此可知μ＝__________________________(取两位有效数字)。
0.23(0.21～0.25
5．(2021·湖南卷)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：
(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h＝______ cm；[解析]　由题图(b)知用的是10分度的游标卡尺，其精度为0.1 mm；主尺读数为10 mm，游标尺第2条刻度线与主尺刻度线对齐，故测量结果为10 mm＋2×0.1 mm＝10.2 mm＝1.02 cm。
(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；(3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；
(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：
根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线。如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是________ m/s2(保留三位有效数字)。