高中物理第四章 牛顿运动定律 第2节 实验 探究加速度与力质量的关系课件 新人教版必修1
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高一物理必修一4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》课件胡立华的新
高一物理备课组
细 节 决 定 成 败 ， 态 度 决 定 一 切
守门员扑球
制作人：王怀龙
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思考：
著法 名拉 战利 物体加速度a和哪些因素有关？ 斗 机 你是怎么知道的？ “ 飓 风 赛 车 与 ” F2003-GA 2000
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第 四 章
牛 顿 运 动 定 律
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细 节 决 定 成 败 ， 态 度 决 定 一 切
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猜想
质量一定时，受力越大，其加速度越大
● 加速度大小与物体受力大小有什么关系？ ●加速度与物体质量有什么关系？
受力一定时，质量越小，其加速度越大。 这里的力指物体所受的合力
方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、
粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹 子为实验器材，研究小车的运动。
1.怎样测量（或比较）物体的加速度？ 2.怎样提供和测量物体所受的拉力F ？ 注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多 时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。
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细 节 决 定 成 败 ， 态 度 决 定 一 切
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误差分析
1．小车质量m应比重物的质量m′大得多． 2．夹口的密合性能差是造成误差的原因之一．由 于小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的 后拖线；有些时候夹子夹住一根拖线，而另一根 未被夹住，对应小车仍向前运动，这些都是造成 位移误差的原因． 3．小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰 到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰 的小车位移偏小，产生误差．
高一物理：4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》4.3《牛顿第二定律》课件(新人教版必修1)201712
图4-2-6
【解析】图甲中，Ｆ＝０，a≠0，说明小车重力沿木 板的分力大于摩擦力，原因是木板垫得过高。图乙中， a=0，F≠0，说明小车重力沿木板的分力小于摩擦力， 木板倾角过小；当Ｆ较大时，即小盘和砝码的质量较 大时，小车的质量远大于小盘和砝码的质量这一条件 得不到满足，因此图线成曲线。
问题2
怎样由实验结果得出结论
★例1.某质量为1000kg的汽车在平直路面试 车,当达到72km/h的速度时关闭发动机,经过 80s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步 加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多 大?假定试车过程中 汽车受到的阻力不变。
问1：取什么为研究对象？
问2：关闭发动机后，汽车做什么运动？ 如何求加速度a？受力如何？
二 1.内容：物体加速度的大小 、 跟它受到的作用力成正比， 牛 跟它的质量成反比；加速度 顿 的方向跟作用力的方向相同 第 F 2. 表达式 : F=ma 二 a= m 定 律 表达式中各个符号代表什么？
思考与讨论：
从牛顿第二定律知道，无论怎样 小的力都可以使物体产生加速度。可 是我们用力提一个很重的物体时却提 不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾? 应该怎样解释这个现象?
汽车减速时受力情况
(2) 汽车重新启动时: 牵引力为F=2 000N，
根据F合=ma得: F-f = ma2 a2＝1.75 m／s2 方向与速度方向相同。
f F
N
G 汽车重新加速时的受力情况
用 牛 顿 第 二 定 律 解 题 的 一 般 步 骤
1、确定研究对象 2、分析受力、运动情况， 画出受力分析图
探究1 加速度与力的关系
(1)控制变量法 在研究物体的加速度与它受的力、它的质量间的关系时，因为涉及 到三个物理量，为了研究问题的方便，可采取分别使一个量不变，而研 究另外两个量之间关系的方法，这种方法叫做控制变量法。 （2）探究加速度与力的关系 ①实验思路：保持物体的质量m一定，测量物体在不同力Ｆ作用下 的加速度a，分析a与F的关系。 ②实验数据分析：设计如下的表格，记录数据。
2023学年新教材高中物理第四章运动和力的关系：牛顿运动定律的应用pptx课件新人教版必修第一册
典例示范 例2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通 过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的 质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，求： (1)关闭发动机时汽车的速度大小； (2)汽车运动过程中所受到的阻力大小； (3)汽车牵引力的大小．
(1)冰壶与冰面之间的摩擦力； (2)30 s内冰壶的位移大小．
答案：(1)3.8 N (2)40 m
5.牛顿运动定律的应用
必备知识•自主学习
关键能力•合作探究
新课程标准
理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象， 解决有关问题．
核心素养目标
科学思维
科学探究
科学态度 与责任
真实情境下，应用牛顿运动定律解决综合问题． 利用生产生活中的实际问题，探究、论证运动和力的 关系． 感受物理和生活、科学、技术的联系，培养探索自然 的内在动力．
(1)人(含滑板)从斜坡上滑下的加速度为多大； (2)若由于场地的限制，水平滑道的最大距离BC为L＝20.0 m，则人(含滑 板)从斜坡上滑下的距离应不超过多少．
答案：(1)2 m/s2 (2)50 m
探究点二 从运动情况确定受力 导学探究
房屋屋顶的设计要考虑很多因素，其中很重要的一点是要考虑排 水问题，如果某地降雨量较大，为了使雨滴能尽快地淌离房顶，设雨 滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动．
针对训练1 如图所示，在海滨游乐场里有一种滑沙运动．某人坐在滑板 上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后，沿水平的滑道 再滑行一段距离到C点停下来．如果人和滑板的总质量m＝60 kg，滑板与 斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ＝0.5，斜坡的倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过 程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2.求：
新课标高一物理 4.2加速度与力质量的关系 课件 上课用
可能的实验方案（一）
方案一：以小车、一端带有定滑轮的长木板、 细线、砝码、刻度尺、天平、夹子为实验器 材，研究小车的运动，利用两小车位移之比 就等于加速度之比来研究加速度与力和质量 的关系。
可能的实验方案（二）
方案二： 小车、打点计时器、纸带、一端带 有定滑轮的长木板、细线、砝码、刻度尺、 天平为器材，研究小车运动。用天平测出小 车的质量m1，把砝码的总重力当作小车受到 的拉力F,从打点计时器打出的纸带上测出Δs, 由Δs=at2计算出小车的加速度a。
2．某同学在做“当外力一定时，加速度和质量的关系”的实 验时，得到下表中的实验数据： （1）请使用a-1/m图象来处理这些数据，并说明为什么不用am图象来处理数据。 （2）根据作出的图象，可以得到的结论是小车的加速度与它 的 ．
1、认真复习本节内容！ 2、完成学案所设计的题目
第四章牛顿运动定律
第二节 实验
探究加速度与力、质量的关系
金觻中学高一理化组
？
复习思考：
什么是物体运动状态的改变？根据牛顿第一 定律，物体运动状态改变的原因是什么？
物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化
力是改变物体运动状态的原因
力 运动状态变化 力是产生加速度的原因
a
产生加速度
v t
速度变化
第二节 探究加速度与力、质量的关系
m m
F1
F2
m1 m2 m1<m2
定性讨论
F
F
F1<F2
定性讨论 猜测
一、实验探究 a、F、m的关系
1、研究目的 ： 定量分析a、F、m的关系
2、研究方法 ： 控制变量法
A、m一定时，a与F的定量关系 B、F一定时，a与m的定量关系
届高考物理一轮复习实验课4探究加速度与物体受力物体质量的关系验证牛顿运动定律课件新人教版
甲
乙
(3)对于木块,根据牛顿第二定律,得 a=
图
当 F=0 时,a=-μg,即 a-F 图在 a 轴上的截距为-μg,所以-μ 甲 g<-μ 乙 g,
即 μ 甲>μ 乙。
答案 (1)AD
(2)远小于
(3)小于
大于
-12考向1
考向2
考向3
实验数据处理与误差分析
例2(2018·天津耀华中学月考)用如图甲所示的实验装置,探究加
木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持
匀速运动状态。
4.让小车靠近打点计时器,挂上钩码,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。钩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,并记录力和对应的加速
度。
5.改变钩码的个数,重复步骤4,并多做几次。
6.保持钩码的个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小
时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量______
(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质
量。
-10考向1
考向2
考向3
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌
面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a
与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木
实验课4 探究加速度与物体受力、
物体质量的关系(验证牛顿运动定律)
-2-
一、实验目的
验证牛顿第二定律;学会用控制变量法研究物理规律;学会利用
图像处理数据。
二、实验原理
保持作用力不变,确定加速度与质量的大小关系;保持质量不变,
乙
(3)对于木块,根据牛顿第二定律,得 a=
图
当 F=0 时,a=-μg,即 a-F 图在 a 轴上的截距为-μg,所以-μ 甲 g<-μ 乙 g,
即 μ 甲>μ 乙。
答案 (1)AD
(2)远小于
(3)小于
大于
-12考向1
考向2
考向3
实验数据处理与误差分析
例2(2018·天津耀华中学月考)用如图甲所示的实验装置,探究加
木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持
匀速运动状态。
4.让小车靠近打点计时器,挂上钩码,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。钩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,并记录力和对应的加速
度。
5.改变钩码的个数,重复步骤4,并多做几次。
6.保持钩码的个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小
时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量______
(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质
量。
-10考向1
考向2
考向3
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌
面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a
与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木
实验课4 探究加速度与物体受力、
物体质量的关系(验证牛顿运动定律)
-2-
一、实验目的
验证牛顿第二定律;学会用控制变量法研究物理规律;学会利用
图像处理数据。
二、实验原理
保持作用力不变,确定加速度与质量的大小关系;保持质量不变,
高中物理必修1人教版精品课件第四章 微型专题 实验：验证牛顿第二定律
个电源上，确保可将它们同时打开或关闭.实验时，甲同学将两小车按住，乙
同学先在动滑轮下方挂上一个钩码，再接通
电源使打点计时器开始工作，打点稳定后，
甲将两辆小车同时释放.在小车撞到定滑轮前，
乙断开电源，两打点计时器同时停止工作.
取下两条纸带，通过分析处理纸带记录的
信息，可以求出两小车的加速度，进而完成实验.
计时器的电源
图2
B.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
√C.本实验中应满足m2远小于m1的条件
D.在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作来自－m1图象123456
解析 答案
(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图3所示，已知相邻计数点间的时
间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则打点计时器打下 x5＋x6
，即m无限大时，a趋向
123456
解析 答案
3.某同学设计了如图5所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在
一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分
别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线P、Q，并测
出间距d.开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始
运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.再将木块 放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木
块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t.
2d (1)木块的加速度可以用d和t表示为a＝___t2__.
解析 由 d＝21at2 可得：a＝2t2d.
123456
图5
可求解得 m1≈2.0 kg.当 F＝0 时，a＝0.3 m/s2，此时 a＝mF01＝mm01g，所以
4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》精品课件(新人教版必修1)
另一种方案
实验器材：
以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、 砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子
实验数据处理:
1、加速度与力的关系
x1/x2
次数
X 1 a1 X 2 a2
F1 F2
1
2
3
0
4
F1/F2
2、加速度与质X 2 a2
M1 M2
M2 M1
1
2
3
实验装置图
探究实验
一、实验器材：
小车、打点计时器、纸带、一端带滑 轮的长木板、细线、砝码、钩码、 刻度尺、天平 1、小车质量的测量用 天平 。
2、打点计时器的用途是：打出纸带，
测量计算小车的加速度。
3、如何才能给小车提供一个恒定的 合外力？ 4、如何来测量小车所受的合外力？
例1、如图一个木块正在倾角为θ 为的 三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动 摩擦因数。
N Gsinθ
mg cos N
θ
G
Gcosθ
sin mg sin N mg cos tan cos 问2：如果此时给物体加上一个沿斜面向 下的力F，那物体现在受到的合外 力是多少？
5、如何来平衡摩擦力？ 我们将长木板倾斜一定角度θ，让 tan 此时物体在斜面上 受到的合外力为0。做实验时肯定无法 这么准确，做实验时肯定无法这么准确， 我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大 致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点 来判断）
0
M2/M1
4
谢 谢！
第四章 牛顿运动定律
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
思 考
物体的加速度a 可能和哪些因素有关？
m m F1<F2 F1 m1 m2 m1<m2 F
高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验：探究加速度与力质量的关系3作业含解析新人教版必修
实验：探究加速度与力、质量的关系1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置。
(1)本实验采用的实验方法是( )A.控制变量法B.理想实验法C.等效替代法D.实验推理法(2)下列说法中正确的是( )A.在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量C.在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者的关系,应作出a -图像D.当小车的质量远小于砝码盘和砝码的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小【解析】(1)选A。
该实验是探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故A正确,B、C、D错误。
(2)选C。
该实验采用的是控制变量法,即保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力的大小不变,故A错误;在探究加速度与外力的关系时,应保持小车的质量不变,故B错误;要直观地反映两个量之间的关系,可以通过作图来解决,但是只有作出一条直线,才可以直观地反映两个变量之间的关系,在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a -图像,故C 正确;设小车的质量为M,砝码盘和砝码的质量为m,只有M≫m时才可以认为绳对小车的拉力F大小等于盘和盘中砝码的重力mg,故D错误。
答案：(1)A (2)C2.用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B.按图示安装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量E.保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值G.作a -M关系图像,并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是,该步骤应排在步实验之后。
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(2)在 a－m1 坐标系中描点连线得 a－m1 图线如图所示，可得 a＝ 21m.
(3)由 a－F 图线知 F 增大至某值时物体开始有加速度，说明实 验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分． [答案] (1)3.2 (2)见解析图所示 a＝21m (3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分
实验中作出的 a－F 图象有时不过原点，如图所示，造成这种 现象的主要原因是：实验中没有考虑所挂重物的托盘的质量， 误将重物的重力等于拉力 F，或是平衡摩擦力时垫得太高了， 会出现图象甲的情况；实验中没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不 充分，会出现图象乙的情况．
某同学设计了如图甲所示的装置来探究加速度与力的 关系．弹簧秤固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个 光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连 接．在桌面上画出两条平行线 P、Q，并测出间距 d.开始时将 木块置于 P 处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为 止，记下弹簧秤的示数 F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将 木块放回原处并按住，
大家好
1
第四章 牛顿运动定律
第ห้องสมุดไป่ตู้节 实验：探究加速度与力、质量的关系
一、实验目的 1．学会用控制变量法探究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．掌握利用图象处理数据的方法． 二、实验原理 采用控制变量法，在探究加速度与力、质量三者关系时，先让 其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系． 1．控制小车的质量 M 不变，分析加速度 a 与力 F 的关系． 2．控制砝码和小盘的质量不变，即力 F 不变，改变小车的质 量 M，分析加速度 a 与 M 的关系．
知识点一 对实验操作的考查 (2016·淄博高一检测)“探究加速度与力、质量的关系” 实验中： (1)当质量 m 一定时，a 与 F 合成________；当力 F 一定时，a 与 M 成________． (2)如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图， 以下做法正确的是________．