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1、人教版(2019)必修第一册物理高中4.2 4.2 实验：探究加速实验：探究加速度与力、质量的关系度与力、质量的关系一 实验思路要做什么？为什么要这样做？如何实施？一：要做什么?探究F之间、m、a关系二：为什么这么做？牛顿第一定律：力是改变物体运动状态的原因惯性指物体保持原来运动状态的性质。【惯性仅与质量有关】物体运动状态改变物体运动状态改变速度改变速度改变加速度改变加速度改变与力和质量有关与力和质量有关是否有关？是否有关？海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚一 实验思路要做什么？为什么要这样做？如何实施？三：如何实施?探究方法：F、m、a一共三个变量，应该如何入手？控制变量法控制m不变，探
2、究F、a关系控制F不变，探究m与a关系控制一个量不变海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚1、可、可用天平测出小车质量M M2 2、从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a a研究对象，研究对象，如何测小车受到的合外力如何测小车受到的合外力F？二、物理量的测量二、物理量的测量海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚平衡摩擦力研究对象，研究对象，为简化运算，如何做可以让绳的拉力为简化运算，如何做可以让绳的拉力等于小车受到的合外力等于小车受到的合外力F？Ff3 3、F F合合测量测量:GFNGG1FNfG1=f.G2F原则：利用重力的分力平衡摩擦力和原则：利用重力的分力平衡摩擦力和斜面弹力。斜面弹
3、力。小车受到的合外力等于绳小车受到的合外力等于绳的拉力的拉力F F 标准：将木板垫上薄木块，使小车在标准：将木板垫上薄木块，使小车在不挂钩码，但要连接纸带，观察纸带不挂钩码，但要连接纸带，观察纸带上点均匀即可）上点均匀即可）.注意：只需平衡一次摩擦力注意：只需平衡一次摩擦力海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚二 物理量的测量需要测什么?如何去测？质量：天平测量可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。量的改变。注意砝码与槽码的区别注意砝码与槽码的区别海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚二 物理量的测量需要测什么?如何去测？质量：天平测
4、量加速度：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度。（逐差法）合外力的测量：如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚1.1.用天平测出小车的质量。用天平测出小车的质量。2.2.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，器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力平衡摩擦力。3.3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码钩码质量远小于小车质量质量远小于小车质量），打开打点计时器
5、，释放小车，），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。测出一组数据。4.4.改变钩码质量，多测几组数据。改变钩码质量，多测几组数据。5.5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。6.6.设计表格，记录实验数据。设计表格，记录实验数据。三、实验步骤三、实验步骤海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚弹簧测力计的示数弹簧测力计的示数的两倍就等于小车的两倍就等于小车所受到的拉力所受到的拉力2.2.利用利用弹簧测力计弹簧测力计(水平悬挂水平悬挂)探究探究创新二0 02 2海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚为了直观的判断加速度 a 与拉力 F 的
6、定量关系，我们以 a 为纵坐标、F 为横坐标建立直角坐标系，根据各组实验数据在纸上描点，做 a-F 图像。当小车质量不变时次数F/Na/(ms-2)12345实验结论：质量一定时，加速度与力的大小成正比。0.10 0.146 0.20 0.302 0.30 0.428 0.40 0.592 0.50 0.751a/(ms-2)F/N0.10.20.30.40.500.150.300.450.600.75四、数据分析四、数据分析海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚弹簧测力计的弹簧测力计的示数示数就就是小车所受到的拉力是小车所受到的拉力3.3.利用利用弹簧测力计弹簧测力计(竖直悬挂竖直悬挂)探究
7、探究创新三0 03 3海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚小车的质量m/kg加速度a/（ms-2）0.2000.4560.2500.3640.3000.3220.3500.2780.4000.242五、数据分析与处理a与 m 的关系海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚力传感器示数的力传感器示数的两倍两倍就就等于小车所受到的拉力等于小车所受到的拉力4.4.利用利用力传感器力传感器探究探究创新四0 04 4海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚六、实验结论 在质量一定时，物体加速度的大小跟在质量一定时，物体加速度的大小跟它受到的拉力成正比，即它受到的拉力成正比，即 a F；海纳百川，有容乃大；
8、壁立千仞，无欲则刚控控制制变变量量的的方方法法是是指指在在研研究究和和解解决决问问题题的的过过程程中中，对对影影响响事事物物变变化化规规律律的的独独立立因因素素加加以以人人为为控控制制，使使其其中中只只有有一一个个因因素素按按照照特特定定的的要要求求发发生生变变化化，而而其其他他因因素素保保持持不不变变，以以利利于于寻寻找找事事物物发发展展变变化化的的规规律律的的方方法法。例例如如，在在研研究究某某个个物物理理量量y与与另另外外两两个个变变量量x1、x2的的关关系系时时，先先固固定定一一个个变变量量x2不不变变，研研究究y与与另另一一个个变变量量x，之之间间的的定定量量关关系系；然然后再固定变
9、量后再固定变量x1不变，研究不变，研究y与与x2之间的关系。之间的关系。科学方法：控制变量法海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚1 1实验中应实验中应先接通电源后释放小车先接通电源后释放小车。2 2在在平衡摩擦力平衡摩擦力时时不要不要悬挂任何物体。悬挂任何物体。3 3改变沙和沙桶的质量过程中，要始终保证改变沙和沙桶的质量过程中，要始终保证沙和沙桶的质量远沙和沙桶的质量远小于小车质量小于小车质量，绳的拉力才近似等于沙和沙桶的重力。，绳的拉力才近似等于沙和沙桶的重力。4 4作图时应使所作的直线通过作图时应使所作的直线通过尽可能多的点尽可能多的点，不在直线上的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直
10、线的两侧，但若遇到个别也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可偏离较远的点可舍去舍去。七、注意事项海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚【练习练习1】（3）在）在“探究加速度与力的关系探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，时，保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力与合力F的图线的图线如图如图d，则，则图中的直线不过原点的原因是图中的直线不过原点的原因是。图中的力图中的力F理论上指理论上指_，而实验中却用而实验中却用_表示。（选填字母符号）表示。（选填字母符号）A砂和砂桶的重力砂和砂
11、桶的重力B绳对小车的拉力绳对小车的拉力此图中直线发生弯曲的原因是此图中直线发生弯曲的原因是。课堂练习课堂练习平衡摩擦力时平衡摩擦力时木板垫得太高木板垫得太高B未满足砂和砂桶质量远小于小车的质量未满足砂和砂桶质量远小于小车的质量A海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚【练习练习2】如图所示，某同学利用图示装置做如图所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系探究加速度与物体所受合力的关系”的实的实验。在气垫导轨上安装了两个光电门验。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，实验时改变钩码
12、的质量，读出弹簧秤的不同示数的细绳与弹簧秤相连，实验时改变钩码的质量，读出弹簧秤的不同示数F，不计细绳与滑，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。轮之间的摩擦力。根据实验原理图，本实验根据实验原理图，本实验_(选填选填“需要需要”或或“不需要不需要”)将带滑轮将带滑轮的气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力；实验中的气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力；实验中_(填填“一定要一定要”或或“不必要不必要”)用天平用天平测出所挂钩码的质量；滑块测出所挂钩码的质量；滑块(含遮光条含遮光条)的加速度的加速度_(选填选填“大于大于”“等于等于”或或“小于小于”)钩钩码的加速度。码的加速度。【参考答案】【参考答案】不需要不需要不必要不必要大于大于课堂练习课堂练习思路与方法平衡摩擦力平衡摩擦力处理数据处理数据创新设计测量的量实验过程探究探究方法：方法：控制变量法控制变量法探探究究思思路路：(1)(1)m m不不变变，测测a a、F F；(2)F(2)F不变，测不变，测a a、m m；测质量测质量天平天平测力测力弹簧测力计弹簧测力计测加速度测加速度打点计时器打点计时器课堂总结课堂总结海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚