《安徽省宿州市泗縣高一物理 第4章 實驗 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《安徽省宿州市泗縣高一物理 第4章 實驗 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課件 新人教版（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四章牛頓運(yùn)動定律第四章牛頓運(yùn)動定律學(xué)案學(xué)案2 2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 探究性實驗的本質(zhì)是探究各個未知量之間的關(guān)系，比如我們在探究性實驗的本質(zhì)是探究各個未知量之間的關(guān)系，比如我們在初中時探究的電流與電阻、電壓的關(guān)系。由于在研究過程中所涉及初中時探究的電流與電阻、電壓的關(guān)系。由于在研究過程中所涉及的物理量比較多，而這些量又都有可能變化，如果不加限制研究起的物理量比較多，而這些量又都有可能變化，如果不加限制研究起來非常困難，在這節(jié)課中我們也是探究三個量來非常困難，在這節(jié)課中我們也是探究三個量加速度、力、質(zhì)加速度、力、質(zhì)量之間的關(guān)系，遇到這樣的問題，往往

2、采取控制變量的方法來實現(xiàn)，量之間的關(guān)系，遇到這樣的問題，往往采取控制變量的方法來實現(xiàn)，學(xué)習(xí)過程中要注意領(lǐng)悟這種方法的優(yōu)點(diǎn)，并體會物理學(xué)是怎樣把復(fù)學(xué)習(xí)過程中要注意領(lǐng)悟這種方法的優(yōu)點(diǎn)，并體會物理學(xué)是怎樣把復(fù)雜問題簡單化的。另外在實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)處理問題上存雜問題簡單化的。另外在實驗設(shè)計、實驗操作、數(shù)據(jù)處理問題上存在哪些問題，如何改變這些問題使實驗更加成功也是我們關(guān)心的另在哪些問題，如何改變這些問題使實驗更加成功也是我們關(guān)心的另外的一個重要的問題。外的一個重要的問題。 我們在數(shù)學(xué)中知道，一個量隨另一個增大而增大，或隨另一個我們在數(shù)學(xué)中知道，一個量隨另一個增大而增大，或隨另一個增大而減小的函數(shù)

3、關(guān)系有很多種，那么，物體的加速度與質(zhì)量、力增大而減小的函數(shù)關(guān)系有很多種，那么，物體的加速度與質(zhì)量、力之間究竟是一種什么關(guān)系呢？之間究竟是一種什么關(guān)系呢？學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)1 加速度與力的關(guān)系加速度與力的關(guān)系 （2）探究加速度與力的關(guān)系）探究加速度與力的關(guān)系 實驗思路：保持物體的質(zhì)量實驗思路：保持物體的質(zhì)量m一定，測量物體在不同力一定，測量物體在不同力作用下作用下的加速度的加速度a，分析，分析a與與F的關(guān)系。的關(guān)系。 實驗數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。 在圖在圖4-2-1所示坐標(biāo)上，作出所示坐標(biāo)上，作出a-F圖象。圖象。 分析圖像，分析圖像， 若圖象是過原

4、點(diǎn)的直線，則若圖象是過原點(diǎn)的直線，則aF 由此得出，在質(zhì)量一定的情況下，加速度跟力成正比。由此得出，在質(zhì)量一定的情況下，加速度跟力成正比。F/Na/(ms-2)圖圖4-2-1 (1)控制變量法控制變量法 在研究物體的加速度與它受的力、它的質(zhì)量間的關(guān)系時，因為涉及在研究物體的加速度與它受的力、它的質(zhì)量間的關(guān)系時，因為涉及到三個物理量，為了研究問題的方便，可采取分別使一個量不變，而研到三個物理量，為了研究問題的方便，可采取分別使一個量不變，而研究另外兩個量之間關(guān)系的方法，這種方法叫做控制變量法。究另外兩個量之間關(guān)系的方法，這種方法叫做控制變量法。學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)2 加速度與質(zhì)量的關(guān)系加速度與質(zhì)量的關(guān)系 （

5、1）保持物體所受的力）保持物體所受的力一定，測量不同質(zhì)量一定，測量不同質(zhì)量m的物體在力的物體在力作作用下的加速度用下的加速度a，分析，分析a與與m的關(guān)系。的關(guān)系。 （2）實驗數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。 猜想：猜想：相同，相同，m越大，越大，a越小，是否是越小，是否是“a與與m”成反比或成反比或“a與與m”成反比？成反比？ 從簡單入手，若從簡單入手，若a與與m成反比，則成反比，則a與與1/m成正比。所以，建立成正比。所以，建立a-1/m坐標(biāo)系，作坐標(biāo)系，作a-1/m圖象，如圖圖象，如圖4-2-2所示。所示。 分析：若圖象是過原點(diǎn)的直線，則分析

6、：若圖象是過原點(diǎn)的直線，則a與與m成反比。成反比。 由圖得，由圖得，a與與1/m成正比，與成正比，與m成反比。成反比。 注意：注意：作圖象時，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，作圖象時，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的不在直線上的點(diǎn)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍棄掉。點(diǎn)應(yīng)舍棄掉。m/kga/(ms-2)圖圖4-2-2 怎樣提供和測量物體所受的恒力怎樣提供和測量物體所受的恒力 下面是一種方法：下面是一種方法： 如圖如圖4-2-5所示，取兩個質(zhì)量相同的小車放在光滑水平面上，所示，取兩個質(zhì)量相同的小車放在光滑水平面上，小車的前端各小車的前端各系上細(xì)繩，繩的另一端跨

7、過定滑輪各掛一個小盤，盤中放有數(shù)目不等的砝碼，使兩系上細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中放有數(shù)目不等的砝碼，使兩個小車自靜止開始在不同拉力作用下勻加速運(yùn)動，小車所受拉力個小車自靜止開始在不同拉力作用下勻加速運(yùn)動，小車所受拉力的大小可以認(rèn)為的大小可以認(rèn)為等于砝碼和盤所受重力的大?。ūＷC小車質(zhì)量比砝碼和盤質(zhì)量大得多），小車后端等于砝碼和盤所受重力的大?。ūＷC小車質(zhì)量比砝碼和盤質(zhì)量大得多），小車后端系上細(xì)繩，用一只夾子夾住，以同時控制兩小車，使兩車同時運(yùn)動，同時停止，分系上細(xì)繩，用一只夾子夾住，以同時控制兩小車，使兩車同時運(yùn)動，同時停止，分別測出兩小車的位移別測出兩小車的位移x和受力和受力

8、的大小，據(jù)的大小，據(jù)x=at2/2知道，在時間知道，在時間t相同的前提下，相同的前提下，xa，通過實驗分析知，通過實驗分析知，xF，可見，質(zhì)量相同的物體，其加速度跟作用在它上面的力成，可見，質(zhì)量相同的物體，其加速度跟作用在它上面的力成正比，即正比，即a1:a2=F1:F2，或者，或者aF。 注意注意：用此方法需要平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄用此方法需要平衡摩擦力：在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動時保持勻速運(yùn)動狀態(tài)，這時小木板，反復(fù)移動木板的位置，直至小車在斜面上運(yùn)動時保持勻速運(yùn)動狀態(tài)，這時小車?yán)垘н\(yùn)動受到的摩擦力

9、恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。車?yán)垘н\(yùn)動受到的摩擦力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡。圖圖4-2-54-2-5【例【例2】某同學(xué)利用小盤和砝碼牽引小車的方法，驗證質(zhì)量一定時加速度】某同學(xué)利用小盤和砝碼牽引小車的方法，驗證質(zhì)量一定時加速度a 和合外力和合外力的關(guān)系，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖的關(guān)系，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了如圖4-2-6甲、乙所示的甲、乙所示的a-F 圖象，產(chǎn)生甲圖象不過原點(diǎn)的原因是圖象，產(chǎn)生甲圖象不過原點(diǎn)的原因是_；產(chǎn)生乙圖；產(chǎn)生乙圖 象不過原點(diǎn)且彎曲的原象不過原點(diǎn)且彎曲的原 因是因是_?！窘馕觥窘馕觥繄D甲中，圖甲中，a0，說明小車重力沿木，說明小車重力沿木板

10、的分力大于摩擦力，原因是木板墊得過高。圖乙中，板的分力大于摩擦力，原因是木板墊得過高。圖乙中，a=0，F(xiàn)0，說明小車重力沿木板的分力小于摩擦力，說明小車重力沿木板的分力小于摩擦力，木板傾角過??；當(dāng)木板傾角過??；當(dāng)較大時，即小盤和砝碼的質(zhì)量較較大時，即小盤和砝碼的質(zhì)量較大時，小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的質(zhì)量這一條件大時，小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的質(zhì)量這一條件得不到滿足，因此圖線成曲線。得不到滿足，因此圖線成曲線。木板墊得過高木板墊得過高木板傾角過小，小盤和砝碼的質(zhì)量較大木板傾角過小，小盤和砝碼的質(zhì)量較大圖圖4-2-6學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)4 怎樣有實驗結(jié)果得出結(jié)論怎樣有實驗結(jié)果得出結(jié)論 猜想：猜想：aF，a

11、1/m。 若猜想正確，則若猜想正確，則a-F、a-1/m圖象均是過原點(diǎn)的直線。圖象均是過原點(diǎn)的直線。 由于實驗誤差的存在：各點(diǎn)不是嚴(yán)格位于一條直線上；并由于實驗誤差的存在：各點(diǎn)不是嚴(yán)格位于一條直線上；并且直線并非準(zhǔn)確地過原點(diǎn)。且直線并非準(zhǔn)確地過原點(diǎn)。 若經(jīng)多次實驗，圖象上的點(diǎn)都靠近某直線，而這條直線又若經(jīng)多次實驗，圖象上的點(diǎn)都靠近某直線，而這條直線又十分接近原點(diǎn)，那么，實際的規(guī)律就是十分接近原點(diǎn)，那么，實際的規(guī)律就是aF,a1/m。 注意，誤差是一定存在的，在誤差允許的范圍內(nèi)，上注意，誤差是一定存在的，在誤差允許的范圍內(nèi)，上述結(jié)論成立。述結(jié)論成立。 1.請設(shè)計一探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實驗？

12、請設(shè)計一探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實驗？ 探究過程探究過程 （1）用天平測出小車和小盤（包括其中砝碼）的質(zhì)量分別）用天平測出小車和小盤（包括其中砝碼）的質(zhì)量分別為為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來。，并把數(shù)值記錄下來。 （2）按圖所示將實驗器材安裝好（小車上不系繩）。）按圖所示將實驗器材安裝好（小車上不系繩）。 （3）把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，平衡摩擦力。）把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，平衡摩擦力。 （4）將重物通過細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，用）將重物通過細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號碼及此紙帶記錄小車的運(yùn)動情況；取下紙帶并

13、在紙帶上標(biāo)上號碼及此時所掛重物的重力時所掛重物的重力m0g。 (5)保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤（包括其中砝碼）的質(zhì)量重復(fù)步驟（保持小車的質(zhì)量不變，改變小盤（包括其中砝碼）的質(zhì)量重復(fù)步驟（4）多做）多做幾次實驗，且每次小車從同一位置釋放。幾次實驗，且每次小車從同一位置釋放。 （6）保持小車所受的合外力不變，在小車上加砝碼，并測出小車和放上砝碼后）保持小車所受的合外力不變，在小車上加砝碼，并測出小車和放上砝碼后的總質(zhì)量的總質(zhì)量M1，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動情況，取下紙帶并在紙帶，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號碼。上標(biāo)上號碼。 （7）繼續(xù)在小車上

14、加放砝碼，重復(fù)步驟（）繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復(fù)步驟（6）多做幾次實驗，在每次得到的紙帶）多做幾次實驗，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號碼。上標(biāo)上號碼。 （8）分別用）分別用x=aT2或或a=2x/t2等方法求得加速度等方法求得加速度a，將得到的數(shù)據(jù)填入，將得到的數(shù)據(jù)填入a和和F或或a和和1/m的表格中，利用以上數(shù)據(jù)分別作出的表格中，利用以上數(shù)據(jù)分別作出a-F關(guān)系圖象、關(guān)系圖象、a-1/m關(guān)系圖象以找出關(guān)系圖象以找出a與與F、a與與1/m的關(guān)系。的關(guān)系。 2.如何利用逐差法處理紙帶？如何利用逐差法處理紙帶？ 逐差法是處理紙帶類問題的基本方法，下面我們就介紹逐逐差法是處理紙帶類問題的基本方法，下面我們就

15、介紹逐差法的推導(dǎo)及其應(yīng)用時的注意事項。如圖所示，則有差法的推導(dǎo)及其應(yīng)用時的注意事項。如圖所示，則有 x4-x1=(x4-x3)+(x3-x2)+(x2-x1)=3aT2 x5-x2=(x5-x4)+(x4-x3)+(x3-x2)=3aT2 x6-x3=(x6-x5)+(x5-x4)+(x4-x3)=3aT2 +得得a=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3) /(3T)2 應(yīng)用應(yīng)用式解題時要注意以下幾點(diǎn)：式解題時要注意以下幾點(diǎn)： （1）xn為相鄰的相等時間為相鄰的相等時間T內(nèi)的位移，而不是如圖所示的內(nèi)的位移，而不是如圖所示的xn （2）弄清）弄清T值。多數(shù)情況下值。多數(shù)情況下T值為值為0.1 s，但也有，但也有T值為值為0.02、0.04 s等情況。等情況。 （3）統(tǒng)一單位。）統(tǒng)一單位。xn的單位多為的單位多為cm，計算時一般要轉(zhuǎn)換為，計算時一般要轉(zhuǎn)換為m。 （4）當(dāng)有）當(dāng)有4組值時，求解的表達(dá)式為組值時，求解的表達(dá)式為 a=(x3+x4)-(x1+x2)/(2T)2。退出退出