鲁科版高中物理必修第一册精品课件 第5章 牛顿运动定律 第2节 科学探究 加速度与力、质量的关系.ppt

第5章第2节科学探究:加速度与力、质量的关系

学习目标思维导图1.学会用控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系。(科学探究)2.会测量加速度、力和质量,能作出物体运动的a-F、a-图像。(科学探究)3.通过图像探究加速度与力、质量的定量关系。(科学探究)

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一、实验原理保持不变,探究加速度跟合外力的关系;保持不变,探究加速度与质量的关系;作出图像和a-图像,确定其关系。?实验方法:。?二、实验器材带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺。小车质量m拉力Fa-F控制变量法

三、实验步骤1.将小车置于带有定滑轮的木板上,将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。2.用薄垫块将木板一端垫高,调整其倾斜程度,直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。

3.在细绳一端挂上重物,另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量应远小于小车质量。4.将小车靠近打点计时器后开启打点计时器,稍后再将小车由静止释放。打点计时器在纸带上打出一系列点,据此计算出小车的加速度。保持小车质量不变,增加重物的质量(重物总质量仍远小于小车质量),重复实验,将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来。5.保持重物不变,增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量,重复实验,将小车的质量与相应的加速度记录下来。

四、数据分析1.小车质量m一定时,将所受拉力F与相应加速度a的实验数据填入表1中;拉力F一定时,将小车质量m与相应加速度a的实验数据填入表2中。表1实验序号12345…拉力F/N??????加速度a/(m·s-2)??????表2实验序号12345…质量m/kg??????加速度a/(m·s-2)??????

2.利用表1数据,在坐标纸上作出m不变时的a-F图像,并探究加速度与受力的关系;利用表2数据,在坐标纸上作出F不变时的a-图像,并探究加速度与质量的关系。

易错辨析判一判(1)本实验研究的是物体所受的某一个力与物体加速度的关系。()(2)实验假设应该从最简单的情况进行猜想。()(3)实验中作直线拟合的方法是让每个点都要在一条直线上。()×解析研究的是物体所受的合力与加速度的关系,而非某一个力。√解析先检验最简单的假设,如果不成立,再检验其他的复杂的猜想。×解析作直线拟合的方法是让较多的点在一条直线上,其他不在直线上的点均匀分布在线的两侧。

合格考试练一练(1)在研究物体的加速度、作用力和质量三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下,加速度和作用力之间的关系”;又研究了“在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是()A.建立理想模型的方法B.控制变量法C.等效替代法D.类比法B解析研究三个或三个以上物理量间的关系时通常采用控制变量法。

(2)关于验证“作用力一定时,加速度与质量成反比”的实验过程,下列做法正确的是()A.平衡摩擦力时,应将重物用细线通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力C.实验时,先放开小车,再接通电源D.可以利用天平测出重物的质量M和小车的质量m,直接用公式a=求出加速度B

解析平衡摩擦力时,使小车的重力沿斜面向下的分力与小车运动所受摩擦力平衡,所以不能将重物系在小车上,A错误;平衡摩擦力后,小车和板间的动摩擦因数μ=tanα,与小车的质量无关,所以改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力,B正确;实验时,应先接通电源,待打点稳定后,再放开小车,C错误;本实验是探究作用力一定时,加速度与质量成反比,不能直接用公式a=求加速度,D错误。

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探究一实验原理与操作情境探究在探究加速度与合外力间的关系时,得到的图像如图中甲和乙所示,则出现此种现象的原因是什么?提示甲图说明平衡摩擦力时,木板倾角过大了,即拉力F=0时,已产生加速度,此加速度是由小车重力的分力形成的。乙图说明平衡摩擦力不够或根本没有平衡摩擦力,因为当拉力增大到一定程度时才产生加速度。

知识归纳实验注意事项1.平衡摩擦力在平衡摩擦力时,不要把悬挂重物的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,且要让小车拖着纸带匀速直线运动。2.不重复平衡摩擦力整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变重物的质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力。3.实验条件每条纸带都必须在满足小车的质量远大于重物的质量的条件下打出。只有如此,重物的重力才可视为