高中物理必修一第四章第二节-实验-探究加速度与力-质量的关系优质课件精校版.pptVIP

* * 第四章 牛顿运动定律 动力学的奠基者 英国科学家牛顿(1643-1727) 牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 力是产生加速度的原因 感受实例 加速度a与力F有关 感受实例 加速度a与质量m有关 F1赛车从0加速到时速100公里只需2.3秒 质量是惯性大小的量度 物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？ 研究方法： 保持m不变，研究a 与F的关系; 保持F不变，研究a与m的关系。 实验验证 思考：如何设计实验? 事实是不是这样呢？ m一定， a∝ F； F一定， a∝1/m。 明确几个问题: 2.如何由实验得出结论? 1.怎么设计这个实验? 1.测量哪些量? 2.怎么测量? 数据处理： m不变时，a与F关系； F不变时，a与m关系。 a、F、m m： a: F: 天平 求出物体所 受的合力 实验设计: 参考方案一:用打点计时器探究 小车: 打点计时器:测量小车运动过程中的加速度 钩码:重力提供拉力 研究对象,可用天平称其质量 合力F=? G FN F f 平衡摩擦力： 钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F G G1 FN f G1平衡摩擦力f。 实验步骤: 1.用天平测出小车的质量。 2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿 过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。 3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码 质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车， 测出一组数据。 4.改变钩码质量，多测几组数据。 5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 演示实验：探究加速度a与力F的关系 Excel数据处理 数据采集与处理 链接 演示实验：探究加速度a与质量m的关系 Excel数据处理 数据采集与处理 实验结论： m一定时，a∝F F一定时，a∝1/m 实验设计二： 设计对比实验 设计方案 保持小车 质量不变 不变 保持力 光电门 数字计时器 拓展探究 光电门1 光电门2 挡光板 △x X/t 参考方案三:利用气垫导轨来探究 　　知识精析 　　一、控制变量法 　　1．加速度是表示物体运动状态变化快慢的物理量．根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大． 　　2．控制变量法：加速度a和质量m、受力F都有关系．研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系，再保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法 　　三、平衡摩擦力的目的和方法 　　1．目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，增加了实验的难度．垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，提高了实验成功率． 　　2．方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力． 　　四、实验注意事项 　　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．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手． 　　五、误差分析 　　1．质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差． 　　2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差．小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小． 　　3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上