高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系课文配套课件ppt

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质量差不多的赛车和汽车，但因为赛车安装了强大的发动机，可以获得巨大的引力，可以很快的加速到100Km/h
一般的小汽车从静止加速到100km/h,只需要十几秒时间，而满载的货车加速就要慢得多。
思考：1.物体的加速度与它受的力、它的质量具体有什么定量关系呢？2.如果要研究它们，要知道用什么测量或者表示它们？
用如图所示的装置可以完成探究加速度与力、质量的关系实验。将小车置于水平木板上，通过滑轮与槽码相连。小车可以在槽码的牵引下运动。
实验的基本思路———控制变量法（1）加速度与力的关系：保持研究对象即小车的质量不变，改变盘中重物的质量，即改变作用力，小车所受的拉力可以认为与槽码所受的重力相等。测量计算出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比。（2）加速度与质量的关系：保持盘中质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出计算小车的对应加速度，验证加速度是否与质量成反比。
现实中，仅受一个力作用的物体几乎不存在。然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小向都相同的合力的作用效果是相同的。因此，实验中作用力F的含义可以是物体所受的合力。
用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系实验器材：小车、砝码、小盘、重物、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。
实验步骤3.平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直到小车拖着穿过打点计时器的纸带在斜面上自由运动时保持匀速直线运动状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡
4.把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带。计算小盘和砝码的重力，即为小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表中
实验数据的处理方法图像法、“化曲为直”法（1）研究加速度a和力F的关系以加速度a为纵坐标，F为横坐标，根据测量数据描点，然后做出图像，如图所示，图像是一条通过原点的直线，说明a与F成正比
实验注意事项1.一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重動沿着斜面方向的分力正好平衡小车所受的摩擦力。在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，即不要给小车施加任何牵引力，让小车只拖着打点的纸带运动2.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出。只有如此，小盘和砝码的总重力的大小才可视为小车受到的拉力的大小
3.作图时两轴标度比例要选择适当,各量须采用国际单位，这样作图时坐标点间距不至于过密，误差会小些4.可以把每打5次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每5个点标出一个计数点，即相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s5.改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车6.应舍掉纸带上开头比较密集的点，选择后面便于测量的纸带使用7.调整定滑轮的高度,保证细绳与长木板平行
通过位移之比测量加速度之比将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高，参考案例1的方法补偿阻力的影响。
例题1-1（填空题）用如图甲所示装置做“探 究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。
实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置， 直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是 。
分析：探究物体加速度与力的关系实验中，我们认为小车受到的拉力等于钩码的重力，在实验前应平衡摩擦力
平衡小车运动中所受的摩擦阻力
例题1-2（填空题）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a= ____m/s2. (结果保留两位有效数字)
例题1-3（填空题）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a- F关系图线，如图丙所示，此图线的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是(选填下列选项的序号) 。A.小车与平面轨道之间存在摩擦 B.平面轨道倾斜角度过大C.所挂钩码的总质量过大 D.所用小车的质量过大
分析：当钩码质量远小于小车质量时，小车受到的拉力近似等于钩码重力，如果钩码质量太大，则小车受到的拉力小于钩码重力，实验误差较大。
例题2-1（单选题）利用打点计时器和小车来做‘ 探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示：
（单选）关于本实验的操作，下列说法中 正确的是( )A.要采用控制变量法B.砝码和砝码盘的总质量越大，实验误差越小C.平衡摩擦力时，应将砝码盘用细线跟小车连在一起D.可以先释放小车再接通打点计时器的电源
分析：此实验要采用控制变量法，即探究加速度与力的关系时要保持质量一定，研究加速度和质量关系时要保持力一定，A正确；砝码和砝码盘的总质量越小,则砝码和砝码盘的总重量越接近小车的拉力，则实验误差越小，B正确；平衡摩擦力时，应不挂砝码盘，只让小车拖着纸带运动，C错误；实验时要先接通打点计时器的电源在释放小车，选项D错误。
在探究加速度与力的关系的实验中，得出的如图所示的a一F图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因可能是（ ）A.没有完全 平衡摩擦力，且小车质量较大B.平衡摩擦力过度，且小车质量较大C.没有完全平衡摩擦力，且砝码和砝码盘的总质量较大D.平衡摩擦力过度, 砝码和砝码盘的总质量较大
例题2-2（单选题）利用打点计时器和小车来做‘ 探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示：
分析：从上图中发现直线没过原点，当a=0时，F>0。也就是说当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明小车的摩擦力大于重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力时，所垫木板太低，没有完全平衡摩擦力，从图象上可以看出：F从0开始增加，砝码和砝码盘的质量远小于车的质量，慢慢的砂的质量在增加，那么在后面砝码和砝码盘的质量就没有远小于车的质量呢，那么绳子的拉力与砝码和砝码盘的总重力就相差大。所以原因是砝码和砝码盘的质量没有远小于车的质量.故ABD错误，C正确，故选C。
1.（单选题）在“探究加速度与力、 质量的关系”实验中，为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是（ ）
分析：依据平衡阻力的原理依靠重力来平衡，同时阻力包含纸带与打点计时器直接的摩擦，故操作为：需要挂上纸带，但是不能挂重物，把打点计时器所在的一端垫高，故B正确，ACD错误，故选B
3-1. （填空题）图为胡老师做“用位移传感器、数据采集器、计算机研究加速度和力的关系”的实验装置。在该实验中必须采用控制变量法，应保持 不变，用钩码所受的重力作为 ，用位移传感器测小车的加速度。
分析：在该实验中必须采用控制变量法，应保持小车质量不变，用钩码所受的重力作为合力，用位移传感器测小车的加速度
3-2.（解答题）改变所挂钩码的数量， 多次重复测量.在某次试验中根据测得的多组数据可画出a- F关系图线。(a)分析此图线的OA段可得出的实验结论是 ；(b)(单选题)此图线的AB段明显偏离直线，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
分析：(a)小车质量一定时，加速度与合力成正比；(b)此图线的A B段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大。
小车质量一定时， 加速度与合力成正比
4-1.（解答题）如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置。
在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外等于砝码和砝码盘的总重量，通常采用如下两个措施：A.平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块， 反复移动木块的位置，直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；B.在调整砝码多少的过程中，要保证砝码和砝码盘的总质量m远小于小车和砝码的总质量M，以上哪一个措施中有何重大错误? (说明错误点)
答案：A有错误，平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘。
4-2.（填空题）如图是 上述实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，结合图乙给出的数据。(单位cm)，求出小车运动加速度的大小为___ _m/s2，并求出纸带中P点瞬时速度大小为 m/s。 (计算结 果均保留2位有效数字)
实验：探究加速度与力、质量的关系
实验思路物理量的测量参考案例1数据处理注意事项参考案例2
成功的花，人们只惊慕她现时的明艳！然而当初它的芽儿，浸透了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。