探究加速度与力、质量的关系实验ppt课件
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探究加速度与力质量的关系课件共26张PPT
3.测量加速度的方案 (1)应用纸带测加速度 在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带,根据纸带上打 出的点来测量加速度。前面所述的实验方案就是利用这种方法 求取加速度的。它是根据在匀变速直线运动中,连续相等的时 间T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。 (2)应用匀变速运动规律求加速度 如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速 度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间,然 后由a= 2x 算出。
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是( ) A.M=200g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B.M=200g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C.M=400g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D.M=400g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
2.测量、操作不够准确造成偶然误差。 (1)质量的测量误差。 (2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。 (3)拉线或纸带不与木板平行会造成误差。 (4)平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差,该误差使作出的图线 在横轴(或纵轴)上产生截距。
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 后是改变小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总质量远大于小盘和砝码的总 质量。 3.改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计 时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达滑轮前按 住小车。 4.作图像时,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。
(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个 相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量 出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、 sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm。已知打点 计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a= m/s2(结果保 留2位有效数字)。
探究加速度与力、质量的关系优质课件PPT
问1：如何为小车提供一个恒定合外力？
问2：如何测量恒定合外力？
问3：如何测量小车拉力？
当桶和桶中物体的质量远小于小车质量，桶和桶 中物体的总重力近似等于小车拉力
练1
实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理一组是 _
• A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g • B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g • C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g • D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
如何获得更大的加速度？
加速度和哪些因素有关？ 1、合外力 2、质量
探究加速度与力、质量的关系
？猜测：
? a
F
控制M不变，探 究a与F的关系
控制变 量法
? a
M
控制F不变，探 究a与M的关系
2.设计实验
1.测量哪些量?
a、F、M
2.怎么测量?
研究对象：小车
M： 天平 a: 打点计时器
F:
怎样为小车提供一个恒 定合外力，并能被测量？
（1）按实验装置图把实验器材安装好
（2）平衡摩擦力 （3）把细绳系在小车上，打点后，取下纸带，并
标注牵引力 （4）保持小车质量不变，在桶中放入质量为m1
的小物体，重复上述实验
3.实验过程 加速度 a 与物体的质量 M 的关系
（1）按实验装置图把实验器材安装好
（2）平衡摩擦力 （3）把细绳系在小车上，打点后，取下纸带，
实验结论：
1、M一定，加速度a与F的定量关系：
aF
2、F一定，加速度a与M的定量关系:
人教版必修一 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系(共30张PPT)
方案三： 课本上参考案例中的实验方案
Ｆ
小车
夹子
Ｆ
小车
由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同
只需验证：
m一定时： F一定时：
x1 F1 x2 F2
x1 m2 x2 m1
（ ） a1 F1 a2 F2
（ ） a1 m2 a2 m1
m
光滑水平面
F
例六、(09台州)如图所示，在探究加速度与力、质
由乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度d. 该实验小组在做实验
时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，由数字计时器可以
读出遮光条通过光电门1的时间Δ t1，遮光条通过光电门2的时 间Δ t2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝____， 滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝___，则滑块的加 速度的表达式a＝_____.(以上表达式均用字母表示)
4.22 cm，sBC＝4.65 cm，sCD＝5.08 cm，sDE＝5.49 cm，
sEF＝5.91 cm，sFG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频
率为50 Hz，则小车的加速度a＝________m/s2(结果保留
两位有效数字)．
0.42
图乙
例四、(2012·舟山模拟)在探究“加速度与力、 质量的关系”的实验中：
实 验 次 数
车 号
小车 质量 （g）
码盘 质量 （g）
车中砝 码质量 （g）
盘中砝 码质量 （g）
小车位 移（cm）
1
甲 乙
50 50
10 10
0 0
0
15
10
30
2
甲 乙
50 50
10 10
0 50
4.2实验探究加速度与力质量的关系课件共25张PPT
3 运动状态改变难易程度的度量 质量
学习目标
掌握用控制变量法探究加速
1
度与力、质量的定量关系。
知道测量加速度大小的方法。 2
3
了解气垫导轨减小摩擦的原 理，了解光电门及数字计时 器在实验中发挥的作用。
掌握用图象来分析实验数据， 探究物理规律的方法。
4
探究思路
实验：探 究加速度 与力、质 量的关系
回顾与思考 牛顿第一定律及理解：
物体不受力
受力平衡
物体静止或匀速直线运动 运动状态不变
物体受力
受力不平衡
物体不能保持静止或匀速 运动状态改变
那么，物体受力不平衡时，会怎样运动呢？
• 什么是物体运动状态的改变？
1 速度的改变 加速度
• 运动状态改变的原因是什么？
2
联
运动状态改变的原因
力
系
• 如何度量运动状态改变的难易程度？
学习 目标
实验器材：
气垫导轨装置（导轨、滑块、气源、光电门、光电计时 器）、钩码、砝码、天平、力传感器、细绳等。
实验探究：
学习 目标
水平放置的气垫导轨上的滑块所受的摩擦力可以忽略
时，作用在滑块上的拉力就是合外力。
实验设计：
1. 搭建好实验器材，气垫导轨水平； 2. 让滑块在钩码的作用下加速运动； 3. 记录滑块通过光电门的速度v1和v2、钩码的质量、
两光电门间的距离s； 4. 保持滑块的质量不变，通过改变钩码的个数，以改
变拉力的大小，重复实验多次。 优教提示
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：探究加速度与力的关系”
学习 目标
计算加速度的方法：
数据分析：将滑块质量不变时的数据记入表格进行分过光电 两光电门 加速度计 量m/kg 拉力的大 门A的速 门B的速 间的距离 算a/(m/s2)
《实验：探究加速度与力、质量的关系》参考课件
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《实验：探究加速度与力、 质量的关系》参考课件
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CATALOGUE
目录
1
WORKREVIEW
实验目的与原理
4
FUTUREOUTLOOK
误差来源及减小方 法
2
UNDERWORK
实验器材与步骤
5
UNDERWORK
实验结论与意义
砝码
03
用于改变小车的质量。
细绳 力传感器 位移传感器 数据采集与处理系统 所需器材 用于连接小车与力传感器。 用于测量小车的位移。 用于测量细绳上的拉力。 用于实时采集和处理实验数据。
搭建实验装置
1. 将光滑斜面固定在实 验台上，调整其倾斜角 度，使小车能够沿斜面
下滑。
01
3. 将细绳一端连接在小 车上，另一端连接力传 感器，并确保细绳与斜
应急处理措施
若发生火警，应迅速切断电源，使用灭火器等消防 设备扑灭火源，并按照实验室的紧急疏散程序撤离。
若发生设备故障或异常情况，应立即停止实验，并 及时报告指导老师或实验室管理员。
若发生人员受伤或中毒事故，应立即进行急救处理， 并及时拨打急救电话或送往医院救治。
个人防护建议
在进行实验前，应穿戴好实验服、护目 镜、手套等个人防护用品。
提供了定量计算的基础 通过测量力和质量，可以预测物体的加速度，进 而计算物体的运动状态。
指导了工程实践 在机械、建筑等领域，需要精确控制物体的运动 状态，该实验结论为工程师提供了理论支持和实 践指导。
对未来研究的展望
深入研究非线性关系
在极端条件下，如超高速、超强力等情况下，牛顿第二定律可能 不再适用，需要探索更复杂的非线性关系。
《实验：探究加速度与力、 质量的关系》参考课件
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目录
1
WORKREVIEW
实验目的与原理
4
FUTUREOUTLOOK
误差来源及减小方 法
2
UNDERWORK
实验器材与步骤
5
UNDERWORK
实验结论与意义
砝码
03
用于改变小车的质量。
细绳 力传感器 位移传感器 数据采集与处理系统 所需器材 用于连接小车与力传感器。 用于测量小车的位移。 用于测量细绳上的拉力。 用于实时采集和处理实验数据。
搭建实验装置
1. 将光滑斜面固定在实 验台上，调整其倾斜角 度，使小车能够沿斜面
下滑。
01
3. 将细绳一端连接在小 车上，另一端连接力传 感器，并确保细绳与斜
应急处理措施
若发生火警，应迅速切断电源，使用灭火器等消防 设备扑灭火源，并按照实验室的紧急疏散程序撤离。
若发生设备故障或异常情况，应立即停止实验，并 及时报告指导老师或实验室管理员。
若发生人员受伤或中毒事故，应立即进行急救处理， 并及时拨打急救电话或送往医院救治。
个人防护建议
在进行实验前，应穿戴好实验服、护目 镜、手套等个人防护用品。
提供了定量计算的基础 通过测量力和质量，可以预测物体的加速度，进 而计算物体的运动状态。
指导了工程实践 在机械、建筑等领域，需要精确控制物体的运动 状态，该实验结论为工程师提供了理论支持和实 践指导。
对未来研究的展望
深入研究非线性关系
在极端条件下，如超高速、超强力等情况下，牛顿第二定律可能 不再适用，需要探索更复杂的非线性关系。
4.2实验探究加速度与力、质量的关系(共38张PPT)
平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木板，
反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速 运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判断），这时小 车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方 向上的分力平衡。
请同学们自己确定探究方案，进行实验、作出图象，进行分析、 形成结论.
体的受力，分析加速度与力的关系
2、实验数据分析：设计表格，做a—F图像。
实验
数 据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30 关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4
次数 F/N a/m ·s -2 当小 1 车质 2 量不 3 变时 4
实
验
结
论 ：
实验结论：物体所受合力不变时，
加 加速度与物体的质量成反比。
速
度 与
a 1
质
m
量
的
关
系
三、制定实验方案时的两个问题 1、怎样测量（或比较）物体的加速度?
其实，在这个实验中也可不测加速度的具体数值。
2、怎样提供和测量物体所受的恒力?
实验中的F应为物体所受的合力，如何处理小车所受的摩擦力？
影响加速度的因素
牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的 速度会发生改变，但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的 快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发 点，是应考虑加速度与什么因素有关。
列车起动时，速度 是缓慢增加的，加速度 较小。影响加速度的原 因是列车牵引力不够大 还是列车质量太大呢？
得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重 力。
案例二：
实验器材：
反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速 运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判断），这时小 车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方 向上的分力平衡。
请同学们自己确定探究方案，进行实验、作出图象，进行分析、 形成结论.
体的受力，分析加速度与力的关系
2、实验数据分析：设计表格，做a—F图像。
实验
数 据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30 关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4
次数 F/N a/m ·s -2 当小 1 车质 2 量不 3 变时 4
实
验
结
论 ：
实验结论：物体所受合力不变时，
加 加速度与物体的质量成反比。
速
度 与
a 1
质
m
量
的
关
系
三、制定实验方案时的两个问题 1、怎样测量（或比较）物体的加速度?
其实，在这个实验中也可不测加速度的具体数值。
2、怎样提供和测量物体所受的恒力?
实验中的F应为物体所受的合力，如何处理小车所受的摩擦力？
影响加速度的因素
牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的 速度会发生改变，但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的 快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发 点，是应考虑加速度与什么因素有关。
列车起动时，速度 是缓慢增加的，加速度 较小。影响加速度的原 因是列车牵引力不够大 还是列车质量太大呢？
得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重 力。
案例二：
实验器材：
人教版高一物理必修1实验探究加速度与力质量的关系(27张)-PPT优秀课件
乙
没加拉力就产生了加速度，说明 导轨有定滑轮的一端低，另一端 高，即平衡摩擦力时导轨与水平 面的夹角太大。
人教版高一物理必修1 4.2实验探究加速度与力质量的关系(共2 7张PPT )【PPT 优秀课 件】- 精美版
人教版高一物理必修1 4.2实验探究加速度与力质量的关系(共2 7张PPT )【PPT 优秀课 件】- 精美版
Xt
x x
a vv0 t2 t1
t
t
v2 a
v02
(x)2 t2
(x)2 t1
2x
2x
人教版高一物理必修1 4.2实验探究加速度与力质量的关系(共2 7张PPT )【PPT 优秀课 件】- 精美版
例 1 图 15－1 是某同学做验证牛顿第二定律的实验 时正要打开电源进行实验的情况．指该同学的几个错误．
2 实验:探究加速度与力、质量的关系
复习思考
从牛顿力第是一产定生律加你速能做度出的那原些因思考？
物体运动状态改变的原因是什么
运动状态变化
表现为
力
迫使 产生
产生
速度变化
加速度
问题 影响物体加速度的因素？
生活实例
a、F、m 间的定关系？
物体的加速度与物 体所受外力以及物 体的质量有关
事实说明：m 一定时，F 大，加速度大 F 一定时，m 大，加速度小
悬挂小盘的细绳系在小车上 （3）平衡摩擦力 （4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通
电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力 （5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为m1
的小物体，重复上述实验 （6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材
注意： 1、用天平测出小车和小盘的质量 M 和m，并把
物理 4.2探究加速度与力、质量的关系(共18张PPT)
(1) 为验证小车质量 M不 变时，a 与 F 成正比。小车质量 M 和沙及桶的质量 m 分别选取下列几组数值。应该用哪组效果
会好 ( B )
A. M＝500 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g B. M＝500 g，m 分别为 20 g、30 g、40 g、50 g C. M＝200 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g D. M＝200 g，m 分别为 30 g、40 g、50 g、60 g
得出结论：
在误差允许的范围内，加速度与力成 正比，与质量成反比。即：
m一定：a F
F一定：a 1 m
小 结：
1、实验的研究方法 2、研究方法 ： 控制变量法 —— 控制变量法
2、实验的注意事项 子的拉力小于钩码的重力。
2、研究方法 ： 控制变量法 应该用哪组效果会好 ( )
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质量取值较大时，得到的图象将有明显的弯
⑴ 平衡摩擦力 曲，如图所示，试分析其原因。
⑴ 质量一定时，加速度与力的大小成正比
⑵ m << M
加速度的大小与物体的质量大小有关。
3、数据的处理方法 —— 图像法 200
0.
______________________________________。
研究对象，可用天平称其质量
则40下0 列说法中0.要正确的点是 ( ：)设法使图线成一条(过原点的)直线
0.15
F/ N
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
次数
1
当拉
2
力不
3
变时
4
5
a/m·s -2
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Gcosθ
G
mg sin N mg cos sin tan 问2：如果此时给物体加上一个沿co斜s面向
下的力F，那物体现在受到的合外
力是多少？
6
5、如何来平衡摩擦力？
我们将长木板倾斜一定角度θ，θ应
该等于 arctan ，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）
实验基本思路：保持物体的质量不变， 测量物体在不同的合力 作用下物体的加速度， 分析加速度与合外力 的关系。
10
实验数据的记录处理：
实验次数
实验数据
a
F
第一次
第二次
第三次
a
0 F
11
B、加速度与质量的关系 :
实验的基本思路：保持物体所受的合外 力相同，测量不同质 量的物体在该力的作 用下的加速度，分析 加速度与质量的关系。
12
实验数据记录处理：
实验数据 实验次数
a
m
1 m
第一次
第二次
第三次
a
0 1/m
13
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
14
实验数据处理:
1、加速度与力的关系
次 数
X1 a1 X 2 a2
F1 F2
1
2
3
4
x1/x2 0
F1/F2
15
2、加速度与质量的关系:
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
1
学习目标 ： 1、学会通过实验探究物体加速度与 力、质量的关系 2、在实验中掌握打点计时器的用法
3、对自己的实验结果进行归纳分析
2
回忆分析
1、物体受到的合外力不为0是物体产生 加速度的原因，即力是物体产生加 速度的原因。
2、质量也将决定物体加速度的大小。
7
6、绳子的拉力等于钩码的重量吗？ 为什么？
不等于！因为钩码向下加速，所以绳 子的拉力小于钩码的重力。
7、什么情况下钩码重力可以近似等于 绳子拉力即小车所受的合外力？
当砝码质量比小车质量小得多时 （≤1/6），绳子的拉力近似等于砝码的 重力，即小车受到合外力近似等于砝码 的重力。
8
实验装置图
9
A、加速度与合外力的关系
3
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。
4
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？
5
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。
次 数
X1 a1 X 2 a2
M1 M2
M2 M1
1
2
3
4
x1/x2 0
M2/M1
16
G
mg sin N mg cos sin tan 问2：如果此时给物体加上一个沿co斜s面向
下的力F，那物体现在受到的合外
力是多少？
6
5、如何来平衡摩擦力？
我们将长木板倾斜一定角度θ，θ应
该等于 arctan ，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）
实验基本思路：保持物体的质量不变， 测量物体在不同的合力 作用下物体的加速度， 分析加速度与合外力 的关系。
10
实验数据的记录处理：
实验次数
实验数据
a
F
第一次
第二次
第三次
a
0 F
11
B、加速度与质量的关系 :
实验的基本思路：保持物体所受的合外 力相同，测量不同质 量的物体在该力的作 用下的加速度，分析 加速度与质量的关系。
12
实验数据记录处理：
实验数据 实验次数
a
m
1 m
第一次
第二次
第三次
a
0 1/m
13
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
14
实验数据处理:
1、加速度与力的关系
次 数
X1 a1 X 2 a2
F1 F2
1
2
3
4
x1/x2 0
F1/F2
15
2、加速度与质量的关系:
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
1
学习目标 ： 1、学会通过实验探究物体加速度与 力、质量的关系 2、在实验中掌握打点计时器的用法
3、对自己的实验结果进行归纳分析
2
回忆分析
1、物体受到的合外力不为0是物体产生 加速度的原因，即力是物体产生加 速度的原因。
2、质量也将决定物体加速度的大小。
7
6、绳子的拉力等于钩码的重量吗？ 为什么？
不等于！因为钩码向下加速，所以绳 子的拉力小于钩码的重力。
7、什么情况下钩码重力可以近似等于 绳子拉力即小车所受的合外力？
当砝码质量比小车质量小得多时 （≤1/6），绳子的拉力近似等于砝码的 重力，即小车受到合外力近似等于砝码 的重力。
8
实验装置图
9
A、加速度与合外力的关系
3
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。
4
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？
5
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。
次 数
X1 a1 X 2 a2
M1 M2
M2 M1
1
2
3
4
x1/x2 0
M2/M1
16