《2018-2019高中物理 第四章 力與運動 第二節(jié) 影響加速度的因素 第三節(jié) 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系課件 粵教版必修1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019高中物理 第四章 力與運動 第二節(jié) 影響加速度的因素 第三節(jié) 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系課件 粵教版必修1.ppt（48頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二節(jié)影響加速度的因素 第三節(jié)探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系,第四章力與運動,學習目標 1.學會用控制變量法研究物理規(guī)律. 2.掌握定量探究加速度與物體受到的合外力、物體質(zhì)量關系的方法. 3.了解氣墊導軌減小摩擦的原理和光電門及數(shù)字計時器在實驗中的作用. 4.能作出物體運動的aF、a 圖象，并會利用圖象發(fā)現(xiàn)實驗規(guī)律.,內(nèi)容索引,,技能儲備 明確原理 提煉方法,題型演練 學以致用 實訓演練,達標檢測 檢測評價 達標過關,技能儲備,一、影響加速度的因素 1.物體所獲得的加速度與物體的 和物體的 都有關系. 2.加速度的測量：加速度不是一個可以直接測量的量，可通過時間、 等能直
2、接測量的量去間接地測量加速度.例如，由靜止開始做勻變速直線運動的物體，可通過測量時間、位移，由位移s 間接測 量加速度a .,受力情況,質(zhì)量,位移,3.定性探究影響加速度的因素 (1)實驗器材 帶有刻度尺的光滑斜面、一輛四輪小車、秒表、彈簧測力計、砝碼. (2)實驗基本思想 法. (3)實驗過程 加速度與物體所受合力的關系(保持車的質(zhì)量不變),控制變量,實驗設計： 如圖1所示，將小車從斜面上由靜止釋放； 記下小車的運動時間t； 從斜面的刻度尺上讀出小車的位移s； 由a 可求出小車的加速度； 改變斜面與水平面的夾角，可以改變小車受到的合外力大小，重復上面的實驗步驟.,圖1,實驗結論
3、： 當物體的質(zhì)量保持不變時，物體受到的合外力逐漸增大，其加速度將逐漸 ；反之，物體受到的合外力逐漸減小，其加速度也逐漸 .加速度的方向與合外力的方向相同. 加速度與物體質(zhì)量的關系(保持小車所受合力不變),增大,減小,實驗設計： 把小車放在斜面上，用彈簧測力計沿斜面向上拉小車，使小車保持靜止狀態(tài)，記下彈簧測力計的示數(shù). 撤去彈簧測力計，將小車從斜面上由靜止釋放，用秒表記錄小車的運動時間t并讀出小車的位移s，由a 可求出小車的加速度. 在小車上 ，重復、.重復步驟時，應調(diào)整斜面傾角保持彈簧測力計示數(shù)不變. 實驗結論： 當物體受到的合外力不變時，物體的質(zhì)量增大，其加速度減??；反之，物體
4、的質(zhì)量減小，其加速度 .,增加砝碼,增大,二、探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系 1.實驗器材 氣墊導軌、滑塊(包括擋光片)、橡皮泥、光電門、數(shù)字計時器、砝碼、天平. 2.實驗原理 (1)實驗的基本思想控制變量法 保持滑塊的質(zhì)量不變，改變 探究a與 的關系. 保持滑塊所受的合外力不變，改變其 探究a與 的關系. (2)三個物理量 滑塊的質(zhì)量、滑塊所受的拉力、滑塊的加速度.,合外力,F,m,質(zhì)量,3.實驗過程 (1)實驗裝置如圖2所示，讓滑塊在砝碼拉力的作用下做加速運動，記錄下滑塊通過光電門的速度、砝碼的質(zhì)量、兩光電門間的距離.,圖2,(2)保持滑塊質(zhì)量不變，通過增加(或減少)砝碼
5、的數(shù)量來改變拉力的大小.重復實驗3次.,(3)將實驗結果填入表一，并計算每一次滑塊的加速度a. 表一 滑塊質(zhì)量M kg,(4)用縱坐標表示加速度，橫坐標表示作用力，根據(jù)實驗結果畫出滑塊運動的aF圖象，從而得出a與F的關系. (5)保持砝碼的質(zhì)量不變，即滑塊所受的拉力不變. 在滑塊上增加(或減少)橡皮泥來改變滑塊的質(zhì)量，重復進行幾次實驗，記下實驗數(shù)據(jù).將實驗結果填入表二.,表二 拉力F N,(7)實驗結論：當M一定時，a與F成正比；當F一定時，a與M成反比. 4.注意事項 (1)使用氣墊導軌做實驗時注意：氣墊導軌是較精密的儀器，實驗中必須避免導軌受碰撞、摩擦而變形、損傷，沒有給氣墊導軌通氣
6、時，不準在導軌上強行推動滑塊. (2)改變砝碼的數(shù)量時，要始終保證砝碼的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量.,題型演練,例1為了“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系”，使用如圖3所示的氣墊導軌裝置進行實驗.其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當滑行器通過光電門G1、G2時，光束被遮擋的時間t1、t2都可以被測量并記錄.滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為s，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問題：,一、實驗原理,圖3,(1)實驗開始應先調(diào)節(jié)氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？,答案,解析,答案見解析,解析取下牽引砝
7、碼，滑行器放在任意位置都不動，或取下牽引砝碼，輕推滑行器，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被遮擋的時間t都相等.,(2)若探究加速度與力的關系，應保持 的質(zhì)量不變；若探究加速度與質(zhì)量的關系，應保持 的質(zhì)量不變.,答案,答案見解析,解析滑行器；牽引砝碼.,解析,(3)若取M0.4 kg，改變m的值，進行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是 . A.m15 gB.m215 g C.m340 g D.m4400 g 答案見解析 解析本實驗只有在滿足mM的條件下，才可以用牽引砝碼的重力近似等于對滑行器的拉力，所以D是不合適的.,答案,解析,(4)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應的加速度，其中
8、求得的加速度a的表達式為： .(用t1、t2、D、s表示) 答案見解析,答案,解析,二、實驗數(shù)據(jù)處理,例2在“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系”實驗中，某次實驗測得如下數(shù)據(jù)：當m一定時，a與F的關系如表一所示；當F一定時，a與 的關系如表二所示. 表一 表二,答案,(1)在如圖4所示的相應坐標系中，根據(jù)表一、表二所給數(shù)據(jù)作出圖象. 表一 表二,圖4,答案作出圖象如圖所示,(2)由圖象可以判定：當m一定時，a與F成 ；當F一定時，a與m成 .,正比,反比,答案am圖象是曲線，難以找出規(guī)律；a 圖象是直線，容易找出規(guī)律.
9、,答案,實驗數(shù)據(jù)的處理方法圖象法、“化曲為直”法 1.研究加速度a和力F的關系 以加速度a為縱坐標，力F為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，如圖5所示，若圖象是一條通過原點的直線，就能說明a與F成正比.,圖5,2.研究加速度a與質(zhì)量m的關系 如圖6所示，因為am圖象是曲線，檢查am圖象是不是雙曲線，就能判斷它們之間是不是成反比關系，但檢查這條曲線是不是雙曲線，相當困難.若a和m成反比，則a與 必成正比.我們采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標，以 為橫坐標，作出a 圖象，若a 圖象是一條過原點的直線，說明a與 成正比，即a與m成反比.,圖6,三、其他實驗方法的探究,1.“探究加速度與
10、力、質(zhì)量的定量關系”實驗設計考慮的一個重點是如何保持小車(或滑塊)的合外力不變及如何改變合外力大小.為此，需消除摩擦力的影響，氣墊導軌上滑塊受到的摩擦力可以忽略不計，合外力等于繩的拉力；而在不光滑的木板上運動的小車，則需要平衡摩擦力. 2.平衡摩擦力的方法：在長木板不帶滑輪的一端下面墊一木塊，反復移動木塊位置，直到輕推小車在斜面上運動時可保持勻速運動為止(紙帶上相鄰點間距相等). 3.在平衡摩擦力時，不要懸掛砝碼盤，但小車應連著紙帶且接通電源；平衡摩擦力后，改變小車質(zhì)量后無須再重新平衡摩擦力.,例3某實驗小組利用圖7所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系.,圖7,解析,(1)下列做法正確的是
11、 (填字母代號). A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行 B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼 桶通過定滑輪拴在木塊上 C.實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源 D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,答案,,,解析實驗中細繩要與長木板保持平行，A項正確； 平衡摩擦力時不能將裝有砝碼的砝碼桶通過細繩繞過滑輪拴在木塊上，B項錯誤； 實驗時應先接通打點計時器的電源再放開木塊，C項錯誤； 平衡摩擦力后，改變木塊上的砝碼質(zhì)量后不需要再重新平衡摩擦力，D項正確.,(2)圖8是甲、乙兩同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象.,圖8,形成圖線甲的
12、原因是 . 形成圖線乙的原因是 . 解析圖線甲中F0時，木塊就有了加速度，可見是長木板傾角過大.圖線乙中，有了拉力時，加速度仍為0，說明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.,長木板傾角過大,未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠,答案,解析,例4兩個小車并排放在光滑水平桌面上，小車前端系上細線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤里分別放有不同質(zhì)量的砝碼(圖9甲).小車所受的水平拉力F的大小可以認為等于砝碼(包括砝碼盤)所受的重力大小.小車后端也系有細線，用一只夾子夾住兩根細線(圖乙)，控制兩輛小車同時開始運動和結束運動.,圖9,由于兩個小車初速度都是零，運動時間又相
13、同，因為s ，即sa， 所以只要測出兩小車位移s之比就等于測出了它們的加速度a之比.,實驗結果是：當兩小車質(zhì)量相同時， ；當拉力F相等時， .實驗中用砝碼(包括砝碼盤)所受的重力Gmg的大小作為小車所受拉力F的大小，這樣做會引起實驗誤差，為了減小這個誤差，G與小車所受重力Mg之間需要滿足的關系是： . 解析實驗過程中，當兩小車質(zhì)量相同時，砝碼(包括砝碼盤)重力越大，相同時間內(nèi)位移越大，則加速度越大，進行實驗時會發(fā)現(xiàn)，加速度與所受拉力成正比；若砝碼重力不變，即拉力不變時，質(zhì)量越大的小車，相同時間內(nèi)位移越小，即加速度越小，進行測量分析知，加速度與質(zhì)量成反比
14、.如果砝碼(包括砝碼盤)的重力G遠小于小車的重力Mg時，G近似等于拉力F.,加速度與拉力成正比,加速度與質(zhì)量成反比,GMg,解析,答案,1.控制變量法：當研究多個物理量的變化規(guī)律時，為了簡便，可設計保持其他物理量不變，只研究剩余兩個變化物理量的關系，這種方法叫做控制變量法.兩個相同的小車放在光滑水平面上，前端各系一條細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中各放數(shù)目不等的砝碼，就可以驗證質(zhì)量一定的條件下，加速度與力的關系.,2.對比實驗法：對比實驗法在物理實驗中經(jīng)常用到. 兩小車后端各系一條細繩，一起被一個夾子夾著而使小車靜止(如圖10所示).打開夾子，兩小車同時開始運動，關上夾子，兩小車同
15、時停下來.用刻度尺測出兩小車通過的位移，位移之比就等于它們的加速度之比.,圖10,達標檢測,1.(實驗原理)如圖11所示為一氣墊導軌，導軌上安裝有一個光電門B，滑塊上固定一擋光片，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，力傳感器可測出繩子上的拉力大小.傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放.,1,2,3,(1)該同學用游標卡尺測量擋光片的寬度d2.25 mm.,圖11,(2)實驗時，由數(shù)字計時器讀出擋光片通過光電門B的時間t1.0102 s，則滑塊經(jīng)過光電門B時的瞬時速度為 m/s.,解析實驗時，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的時間t，滑塊經(jīng)
16、過光電門時的瞬時速度可近似認為是滑塊經(jīng)過光電門的平均速度.即 0.225 m/s.,答案,解析,1,2,3,0.225,(3)若某同學用該實驗裝置探究加速度與力的關系， 要求出滑塊的加速度，還需要測量的物理量是______________________ (文字說明并用相應的字母表示).,答案,解析,1,2,3,解析根據(jù)運動學公式a 得，若要得到滑塊的加速度，還需要測量的物理量是擋光片到光電門的距離s.,擋光片到光電門的距離s,下列不必要的一項實驗要求是 .(請?zhí)顚戇x項前對應的字母) A.滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 B.應使A位置與光電門間的距離適當大些 C.應將
17、氣墊導軌調(diào)節(jié)水平 D.應使細線與氣墊導軌平行 解析拉力是直接通過力傳感器測量的，故與小車質(zhì)量和鉤碼質(zhì)量的大小關系無關，故A錯誤； 應使A位置與光電門間的距離適當大些，有利于減小誤差，故B正確； 應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平，使拉力等于合力，故C正確； 要保持細線與氣墊導軌平行，拉力才等于合力，故D正確.,1,2,3,解析,答案,,2.(實驗的數(shù)據(jù)處理)“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系”的實驗裝置如圖12甲所示.,圖12,(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如圖乙所示.計時器打點的時間間隔為0.02 s，從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，測量并標出相鄰計數(shù)點之間的距離.該小車的
18、加速度a m/s2.,0.16,解析由題意可知計數(shù)點間的時間間隔T5T00.1 s. 由題圖乙可知s0.16 cm1.6103 m，由saT2可得a0.16 m/s2.,1,2,3,解析,答案,1,2,3,(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度.小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：,答案,1,2,3,解析,請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在圖13所示坐標系中作出aF的關系圖象.,圖13,答案見解析圖,解析aF圖線如圖所示.,答案,1,2,3,解析,(3)根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點，請說明主要原
19、因. 答案計算F時忘記加入砝碼盤的重力 解析平衡小車與桌面之間的摩擦力后，aF圖象仍不通過原點，是由于在計算F時忘記加入砝碼盤的重力，使作出的圖象向左平移.,3.(實驗的誤差分析)(多選)甲、乙、丙、丁四位同學在做“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系”的實驗時(使用圖14所示的裝置)，設小車和車上砝碼的總質(zhì)量為M，小盤及盤中砝碼的總質(zhì)量為m，分別得出如圖中甲、乙、丙、丁四個圖象，其中甲、乙、丙是aF圖象，丁是a 圖象，則下列說法正確的是,1,2,3,圖14,1,2,3,解析,答案,A.甲和乙沒有把握好實驗條件M 遠大于m B.丙和丁沒有把握好實驗條件M 遠大于m C.甲中長木板的傾角太小，乙中 長木板的傾角太大 D.甲、乙、丙三位同學中，丙 同學較好地完成了平衡摩擦 力的操作,,,,1,2,3,解析圖象甲和乙都是直線，說明滿足小車和車上砝碼的總質(zhì)量M遠大于小盤及盤中砝碼的總質(zhì)量m，而丙和丁沒有把握好此條件.故圖線出現(xiàn)彎曲，A錯誤，B正確； 甲、乙、丙中只有丙圖經(jīng)過原點，說明只有丙較好地完成了平衡摩擦力的操作，D正確； 圖象甲中圖線在橫軸上有截距，即F為某一值時才開始有加速度，說明長木板傾角太小，沒有很好地平衡摩擦力，而圖象乙中圖線在縱軸上有截距，說明長木板傾角太大，平衡摩擦力過度，C正確.,
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