《2018-2019高中物理 第四章 力與運(yùn)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(guān)系課件 粵教版必修1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第四章 力與運(yùn)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(guān)系課件 粵教版必修1.ppt（48頁珍藏版）》請?jiān)谘b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(guān)系,第四章力與運(yùn)動,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.學(xué)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(guān)系的方法. 3.了解氣墊導(dǎo)軌減小摩擦的原理和光電門及數(shù)字計(jì)時(shí)器在實(shí)驗(yàn)中的作用. 4.能作出物體運(yùn)動的aF、a 圖象，并會利用圖象發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(xué)以致用 實(shí)訓(xùn)演練,達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),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(guān)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(shí)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(yùn)動的物體，可通過測量時(shí)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(shí)驗(yàn)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(jì)、砝碼. (2)實(shí)驗(yàn)基本思想 法. (3)實(shí)驗(yàn)過程 加速度與物體所受合力的關(guān)系(保持車的質(zhì)量不變),控制變量,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 如圖1所示，將小車從斜面上由靜止釋放； 記下小車的運(yùn)動時(shí)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(fù)上面的實(shí)驗(yàn)步驟.,圖1,實(shí)驗(yàn)結(jié)論
3、： 當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變時(shí)，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(guān)系(保持小車所受合力不變),增大,減小,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 把小車放在斜面上，用彈簧測力計(jì)沿斜面向上拉小車，使小車保持靜止?fàn)顟B(tài)，記下彈簧測力計(jì)的示數(shù). 撤去彈簧測力計(jì)，將小車從斜面上由靜止釋放，用秒表記錄小車的運(yùn)動時(shí)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(fù)、.重復(fù)步驟時(shí)，應(yīng)調(diào)整斜面傾角保持彈簧測力計(jì)示數(shù)不變. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 當(dāng)物體受到的合外力不變時(shí)，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(guān)系 1.實(shí)驗(yàn)器材 氣墊導(dǎo)軌、滑塊(包括擋光片)、橡皮泥、光電門、數(shù)字計(jì)時(shí)器、砝碼、天平. 2.實(shí)驗(yàn)原理 (1)實(shí)驗(yàn)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(guān)系. 保持滑塊所受的合外力不變，改變其 探究a與 的關(guān)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(shí)驗(yàn)過程 (1)實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，讓滑塊在砝碼拉力的作用下做加速運(yùn)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(fù)實(shí)驗(yàn)3次.,(3)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表一，并計(jì)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(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出滑塊運(yùn)動的aF圖象，從而得出a與F的關(guān)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(fù)進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn)，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表二.,表二 拉力F N,(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)M一定時(shí)，a與F成正比；當(dāng)F一定時(shí)，a與M成反比. 4.注意事項(xiàng) (1)使用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)時(shí)注意：氣墊導(dǎo)軌是較精密的儀器，實(shí)驗(yàn)中必須避免導(dǎo)軌受碰撞、摩擦而變形、損傷，沒有給氣墊導(dǎo)軌通氣
6、時(shí)，不準(zhǔn)在導(dǎo)軌上強(qiáng)行推動滑塊. (2)改變砝碼的數(shù)量時(shí)，要始終保證砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)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(guān)系”，使用如圖3所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過光電門G1、G2時(shí)，光束被遮擋的時(shí)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(shí)驗(yàn)原理,圖3,(1)實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)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(jì)時(shí)器記錄每一個光電門的光束被遮擋的時(shí)間t都相等.,(2)若探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)保持 的質(zhì)量不變；若探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)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(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中
8、求得的加速度a的表達(dá)式為： .(用t1、t2、D、s表示) 答案見解析,答案,解析,二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,例2在“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某次實(shí)驗(yàn)測得如下數(shù)據(jù)：當(dāng)m一定時(shí)，a與F的關(guān)系如表一所示；當(dāng)F一定時(shí)，a與 的關(guān)系如表二所示. 表一 表二,答案,(1)在如圖4所示的相應(yīng)坐標(biāo)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(dāng)m一定時(shí)，a與F成 ；當(dāng)F一定時(shí)，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(shí)驗(yàn)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(guān)系 以加速度a為縱坐標(biāo)，力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖象，如圖5所示，若圖象是一條通過原點(diǎn)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(guān)系 如圖6所示，因?yàn)閍m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(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線，相當(dāng)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(biāo)，以 為橫坐標(biāo)，作出a 圖象，若a 圖象是一條過原點(diǎn)的直線，說明a與 成正比，即a與m成反比.,圖6,三、其他實(shí)驗(yàn)方法的探究,1.“探究加速度與
10、力、質(zhì)量的定量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考慮的一個重點(diǎn)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(dǎo)軌上滑塊受到的摩擦力可以忽略不計(jì)，合外力等于繩的拉力；而在不光滑的木板上運(yùn)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(fù)移動木塊位置，直到輕推小車在斜面上運(yùn)動時(shí)可保持勻速運(yùn)動為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等). 3.在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛砝碼盤，但小車應(yīng)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(shí)驗(yàn)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(guān)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?fàn)恳緣K的細(xì)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(shí)，將裝有砝碼的砝碼 桶通過定滑輪拴在木塊上 C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度,答案,,,解析實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要與長木板保持平行，A項(xiàng)正確； 平衡摩擦力時(shí)不能將裝有砝碼的砝碼桶通過細(xì)繩繞過滑輪拴在木塊上，B項(xiàng)錯誤； 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開木塊，C項(xiàng)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(xiàng)正確.,(2)圖8是甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，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(xì)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(rèn)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(xì)線，用一只夾子夾住兩根細(xì)線(圖乙)，控制兩輛小車同時(shí)開始運(yùn)動和結(jié)束運(yùn)動.,圖9,由于兩個小車初速度都是零，運(yùn)動時(shí)間又相
13、同，因?yàn)閟 ，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(shí)驗(yàn)結(jié)果是：當(dāng)兩小車質(zhì)量相同時(shí)， ；當(dāng)拉力F相等時(shí)， .實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(guān)系是： . 解析實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)兩小車質(zhì)量相同時(shí)，砝碼(包括砝碼盤)重力越大，相同時(shí)間內(nèi)位移越大，則加速度越大，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)，質(zhì)量越大的小車，相同時(shí)間內(nèi)位移越小，即加速度越小，進(jìn)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(yuǎn)小于小車的重力Mg時(shí)，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(dāng)研究多個物理量的變化規(guī)律時(shí)，為了簡便，可設(shè)計(jì)保持其他物理量不變，只研究剩余兩個變化物理量的關(guān)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(xì)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(yàn)證質(zhì)量一定的條件下，加速度與力的關(guān)系.,2.對比實(shí)驗(yàn)法：對比實(shí)驗(yàn)法在物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到. 兩小車后端各系一條細(xì)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(shí)開始運(yùn)動，關(guān)上夾子，兩小車同
15、時(shí)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(dá)標(biāo)檢測,1.(實(shí)驗(yàn)原理)如圖11所示為一氣墊導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝有一個光電門B，滑塊上固定一擋光片，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)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(xué)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d2.25 mm.,圖11,(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出擋光片通過光電門B的時(shí)間t1.0102 s，則滑塊經(jīng)過光電門B時(shí)的瞬時(shí)速度為 m/s.,解析實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，滑塊經(jīng)
16、過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度可近似認(rèn)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(xué)用該實(shí)驗(yàn)裝置探究加速度與力的關(guān)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(yīng)的字母表示).,答案,解析,1,2,3,解析根據(jù)運(yùn)動學(xué)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(xiàng)實(shí)驗(yàn)要求是 .(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母) A.滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些 C.應(yīng)將
17、氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平 D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)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(guān)系無關(guān)，故A錯誤； 應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些，有利于減小誤差，故B正確； 應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平，使拉力等于合力，故C正確； 要保持細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行，拉力才等于合力，故D正確.,1,2,3,解析,答案,,2.(實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理)“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)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(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s，從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，測量并標(biāo)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)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(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：,答案,1,2,3,解析,請根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖13所示坐標(biāo)系中作出aF的關(guān)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的aF圖線不通過原點(diǎn)，請說明主要原
19、因. 答案計(jì)算F時(shí)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(diǎn)，是由于在計(jì)算F時(shí)忘記加入砝碼盤的重力，使作出的圖象向左平移.,3.(實(shí)驗(yàn)的誤差分析)(多選)甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)(使用圖14所示的裝置)，設(shè)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(shí)驗(yàn)條件M 遠(yuǎn)大于m B.丙和丁沒有把握好實(shí)驗(yàn)條件M 遠(yuǎn)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(xué)中，丙 同學(xué)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(yuǎn)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(diǎn)，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(shí)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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