2020版新教材高中物理5.2科学探究:加速度与力质量的关系课件鲁科版必修1201910171194(数理化网).ppt
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1、第2节 科学探究:加速度与力、质量的关系,【实验目的】 1.探究加速度与力、质量的关系。 2.学会用_法探索物理规律。,控制变量,【实验器材】 带定滑轮的长木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩 码或沙桶等)、_、纸带、_、天 平、砝码、_。,打点计时器,交流电源,刻度尺,【实验原理与设计】 1.实验的基本思想 控制变量法: (1)变量的控制要求: 在物理实验中,要注意控制实验过程中的不同变量。,(2)设计思路。 若讨论加速度与受力的关系时,应控制_不变; 若讨论加速度与物体质量的关系时,应控制_不 变。,质量,受力,(3)实验思想的拓展。 这种控制一些物理量不变,先分别研究待测量与其中一个物理
2、量的关系,再综合解决问题的控制变量法,被广泛应用于科学研究中。,2.实验原理: (1)保持小车质量m不变,通过_的方式改变作 用于小车的力F,测出小车相应的加速度a,则可得a与 F的关系。 (2)保持拉力F不变,通过_的方式改变 小车的质量m,测出相应的加速度a,则可得a与m的关系。,增减重物,增减小车上砝码,3.实验设计: 设计一 三个物理量的测量方法近似法 (1)拉力的测量。 平衡小车所受阻力。 a.将远离滑轮的一端用薄垫块垫高; b.使小车在不挂重物时能做_;,匀速直线运动,c.这种情况下,小车重力沿斜面向下的分力恰好抵消 其_。,所受摩擦力及其他阻力,使小车所受拉力等于重物的重力。 只
3、有_时,才可以近 似认为重物的重力等于小车的拉力,即Fmg。,所挂重物的质量远小于小车的质量,(2)研究对象质量的测量。 利用天平测出空小车的质量m0和重物的质量m; 研究对象的质量等于空小车的质量m0与砝码质量之和。,(3)加速度的测量。 原理: 放在长木板上的小车在细绳恒定拉力作用下做匀加速 直线运动,取两段相邻、相等时间内的位移,满足 x=aT2; 应用刻度尺测量_; 利用_计算对应的加速度大小。,计数点之间的距离,逐差法,设计二 数据处理方法图像法、“化曲为直”法 (1)加速度与力的关系:研究加速度a与F的关系时,以 加速度a为纵坐标、以力F为横坐标,根据测量数据画 图,若图像是_,说
4、明a与F成正比。,一条过原点的直线,(2)加速度与质量的关系: 数据处理: 研究加速度a与物体质量m的关系,以加速度a为纵坐标、以物体的质量m为横坐标,画出图像是曲线;,化曲为直: 检查a-m是不是双曲线,就能判断二者是否为反比关系, 但是判断是否为双曲线,难度较大,若a与m是反比关 系,则a与 必成_关系,我们采用“化曲为直” 的方法,将a-m图像转变为a- 图像。,正比,【实验过程】 一、实验步骤 1.安装实验器材: 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.平衡摩擦力: 用薄垫块将木板垫高,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即可
5、。,3.悬挂重物: 在细绳一端挂上重物,另一端通过定滑轮系在小车前端。,4.收集纸带数据: 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的点,据此计算出小车的加速度。,5.改变小车受力: (1)保持小车的质量不变,通过增加小钩码的数量,增加重物的质量(总质量仍远小于小车质量); (2)重复步骤4,多做几次实验,并记录好相应纸带的编号及所挂钩码的总重力m2g、m3g,6.改变小车质量: (1)保持重物(小车所受的拉力)不变,通过增加或减少小车上的砝码的方式,改变小车的质量,接通电源后放开小车,用纸带记录小车的运动情况。取下纸带,并在纸带上标上号码及小车
6、和砝码的总质量M1;,(2)继续在小车上增加砝码,重复前面的步骤,多做几次实验,在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2、M3,7.求加速度:用公式s=aT2或a= ,求得小车的加 速度a,将得到的数据填入相应表格中,以便进行数据 处理。,【思考讨论】 (1)“平衡”摩擦力的操作过程中要不要挂钩码?为什么? (科学推理) 提示:实验操作中,为确保细绳拉力为小车所受合力,故平衡时不需要挂钩码。,(2)实验过程中,应从哪几个方面注意操作的安全问题? (科学态度与责任) 提示:使用打点计时器时,应注意用电安全; 注意避免小车、砝码及重物等的下落造成摔坏器材或砸伤身体。,二、数据收集与分
7、析 1.列F、a数据收集表: 根据实验操作,将小车在不同力作用下产生的加速度填在表中:,2.作a-F图像的方法: 以a为纵坐标、F为横坐标,根据数据作a-F 图像,用曲线拟合测量点,找出规律,分析a与F的关系。,3.列M、a收集表格: 把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中:,4.作a- 图像的方法: 分别以a为纵坐标、M和 为横坐标,根据数据作a-M 图像和a- 图像,分析a与M的关系。,5.实验结论: (1)对同一物体,当物体的质量不变时,物体的加速度与所受力成正比。 (2)对不同物体,当力不变时,物体的加速度与质量成反比。,【思考讨论】 在研究加速度与质量的关
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