人教版高一物理必修一课件：第4章牛顿运动定律2.ppt

第四章 牛顿运动定律 2　实验：探究加速度与力、质量的关系 ※ 会用控制变量法研究物理规律 ※ 能够通过实验探究加速度与力、质量的关系 ※※ 掌握利用图象处理实验数据的方法 1 课前预习 2 课内探究 3 课堂达标 4 课时作业 课 前 预 习 保持物体的质量不变，物体所受的外力越大， 物体的加速度 ________ ；物体的加速度与物体所受的外力 ______________ 。 作出加速度 a 与物体所受的外力 F 的关系图象，以加速度 a 为 ___________ ，外力 F 为 ___________ ， a － F 图象应为一条 ________________________ 。 加速度与力的关系 越大 成正比 纵坐标 横坐标 过原点的倾斜的直线 加速度与质量的关系 越小 成反比 纵坐标 横坐标 过原点的倾斜的直线 课 内 探 究 二、实验器材 砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺。 三、实验步骤 1 ．用天平测出小车和重物的质量分别为 M 0 、 m 0 ，并把数值记录下来。 2 ．按图所示将实验器材安装好 ( 小车上不系绳 ) 。 3 ．平衡摩擦力：在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止 ( 纸带上相邻点间距相等 ) 。 4 ．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力 m 0 g 。 5 ．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤 4 ，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力， m 1 g 、 m 2 g 、 … ，以及计算出相应纸带的加速度填入表格 1 。 表格 1 　物体的质量一定，加速度与受力的关系 实验次数 加速度 a /(m · s － 2 ) 小车受力 F /N 1 2 3 4 5 6 ．保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量 M ，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。 7 ．继续在小车上加放砝码，重复步骤 6 ，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。 8 ．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格 2 。 表格 2 　物体受到的外力一定，加速度与质量的关系 四、数据处理 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 关系图象，如图所示，由此得出结论：质量不变时，加速度与力成正比。 五、注意事项 1 ．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 2 ．实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。 3 ．各纸带上的加速度 a ，都应是该纸带上的平均加速度。 4 ．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑。 5 ．释放时小车应靠近打点计时器，且先接通电源再放开小车。 考点一　对实验原理及操作过程的考查 A ．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量； B ．按图装好实验器材； C ．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶； D ．将电磁打点计时器接在电压为 6V 的蓄电池上，接通电源，放开小车，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 ．保持小桶及其中沙子的质量不变，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 关系图象，并由图象确定 a － M 关系。 (1) 该同学漏掉的重要实验步骤是 ______________ ，该步骤应排在 ________ 步实验之后。 (2) 在上述步骤中，有错误的是 ________ ，应把 _____________________ 改为 __________________________ 。 (3) 在上述步骤中，处理不恰当的是 _____ ，应把 ________ 改为 _________ 。 解题指导： 掌握实验原理及操作过程是处理该类问题的关键。 平衡摩擦力 B D 电压为 6V 的蓄电池 6V 以下低压交流学生电源 G a － M 平衡摩擦力 (2) 步骤 ④ 中，要求小盘和砝码总质量 ( m ＋ m 1 )___________ 小车质量 M 。 (3) 步骤 ⑤ 和 ⑥ ，表明该实验采用的科学方法是 ______________ 。 解析： (1) 步骤 ③ 是为了平衡掉小车与木板、纸带与打点计时器间的摩擦力。 (2) 步骤 ④ 中，要求小盘和砝码总质量 ( m ＋ m 1 ) 远小于小车的质量 M 。 (3) 该实验采用的是控制变量法。 远小于 控制变量法 考点二　实验数据的分析与处理 正比关系 反比关系 0.5kg 4N (1) 该同学在实验前准备了图甲中所示的实验装置及下列辅助器材： A ．交流电源、导线 B ．天平 ( 含配套砝码 ) C ．秒表 D ．刻度尺 E ．细线、砂和小砂桶 其中不必要的器材是 ______________( 填代号 ) 。 (2) 打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况。其中一部分纸带上的点迹情况如图 2 所示，已知打点计时器打点的时间间隔 T ＝ 0.02s ，测得 A 点到 B 、 C 点的距离分别为 x 1 ＝ 5.99cm 、 x 2 ＝ 13.59cm ，则在打下点迹 B 时，小车运动的速度 v B ＝ ______________m /s ；小车做匀加速直线运动的加速度 a ＝ ______________m/s 2 。 ( 结果保留三位有效数字 ) C 0.680 1.61 (3) 在验证 “ 质量一定，加速度 a 与合外力 F 的关系 ” 时，某学生根据实验数据作出了如图 3 所示的 a － F 图象，其中图线不过原点的原因是 ______________ ，图线在末端弯曲的原因是 _______________________ 。 平衡摩擦力过度 砂和砂桶的质量太大 (3) 由图 3 所示图象可知小车的拉力为 0 时，小车的加速度大于 0 ，说明合外力大于 0 ，说明平衡摩擦力过度，即木板与水平面的夹角太大；该实验中当小车的质量远大于砂和砂桶的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砂和砂桶的总重力大小，随着 F 的增大，即砂和砂桶的质量增大，逐渐地砂和砂桶的质量不再满足小车质量远大于砂和砂桶的质量，因此会出现较大误差，图象会产生偏折现象。 课 堂 达 标 课 时 作 业