高中物理课件实验：探究加速度与力、质量关系

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人教版高中物理必修第一册精品课件第4章运动和力的关系 2.实验：探究加速度与力、质量的关系

x= at ,两小车运动时间相等,位移与加速度成正比。
(2)根据控制变量法,要探究加速度和力之间的关系,需要小
车的质量保持不变,即两小车质量相等。
(3)实验中用小盘和砝码的重力作为小车受到的拉力。只有
在小盘和盘中砝码的质量远远小于小车的质量时,绳对小车
拉力的大小近似等于小盘和盘中砝码的重力。此题是采用控
置示意图,图乙是其俯视图。两个相同的小车,放在带有定滑
轮的木板上(事先通过调节木板与水平面间的夹角来平衡小
车受到的阻力),前端各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各
挂一个小盘,盘里放有砝码。两个小车后端各系一条细线,细
线后端用夹子固定,打开夹子,小盘和砝码牵引小车运动,合上
夹子,两小车同时停止运动。
(1)用刻度尺测出两小车的位移,位移之比就等于它们的
直法”“控制变量法”或“近似法”)
答案:(1)平衡阻力法
(2)控制变量法
(3)近似法
(4)图像法
(5)化曲为直法
解析:(1)由于小车运动受到阻力,所以要平衡小车受到的阻力,
用平衡阻力法减小实验误差。
(2)在探究加速度、力与质量之间的关系时,先保持其中一个
量不变,来探究其他两个量之间的关系,称为控制变量法。
图像
(2)①应用工作电压约为8 V的交流电源 ②应靠右端
③应使细绳平行于木板 ④应靠近打点计时器 ⑤应垫高右
端以平衡小车受到的阻力
解析:(1)实验中把小桶及其中沙子的重力之和看成与小车
所受拉力大小相等,没有考虑阻力,故必须平衡小车受到的阻
力且应排在步骤B之后。电磁打点计时器接在蓄电池上将无
法工作,必须接在工作电压约为8 V的交流电源上。作a-m关
3.平衡小车受到的阻力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫

人教版(2019)高中物理必修第一册实验：探究加速度与力、质量的关系

5.72
102
m/s2
=1.53m/s2
1
tan
（3）[2][3]该实验中，弹簧测力计的读数 F 即为绳子拉小车的拉力，由于已经平衡摩擦，所以弹簧
测力计的读数 F 等于小车所受合外力；小车的质量 M 和重物的质量 m 不需要满足 M m 。
（4）[4]图乙a F 图像中图线是一条直线，说明加速度a 与 F 成正比，所以可以得到结论在小车质量 M
方案一：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、天平为器材，研究小车运动。
0.75 a/m·s -2
0.60 0.45 0.30 0.15
0 0.1 0.3 0.5
当小车质量不
变时
次数 F/N 1 0.10 2 0.20 3 0.30 4 0.40 5 0.50
（3）打开夹子，重物牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．用刻度尺分别测出 A、B 两小车通过的位移为 xA、xB．则两车的加速度之比 aA:aB=__________；（4）某同学猜想小车加速度与质量成反比，则 xA、xB，与 mA、mB，应满足的关系式为______；（5）改变 B 车上砝码的质量重复实验，验证该同学的猜想并得出结论．
改变小车的质量时，不用重新平衡摩擦力，故 A 错误；
B．实验时应该先接通电源后释放纸带，故 B 错误；
C．为了让小车所受的合外力近似等于砝码和砝码盘的总重力，系统的加速度要足够小，所以应该让
砝码及砝码盘 B 的质量应远小于小车 A 的质量，故 C 错误；
D．在外力恒定的情况下，加速度与物体的质量成反比，所以应作 a
效数字）。
（3）某同学将长木板右端适当垫高，其目是为了平衡摩擦力。但他把长木板的右端垫得过高，使得

高中物理必修一第四章运动和力的关系实验：探究加速度与力、质量的关系

高中物理必修一
第四章运动和力的关系
实验：探究加速度与力、
质量的关系
讲师：xxx
目
录
知识讲解
小结
问题引入
速度是描述运动状态的物理量，加速度是描述速度变化快慢的物理量，因
此加速度可以说是描述运动状态变化快慢的物理量。力是改变物体运动状态的
原因，惯性大的物体运动状态越难改变，质量是惯性的唯一量度。因此加速度、
，然后释放小车，打
点计时器在纸带上打下一系列点，断开电源，取下纸带，在纸带上标上编号以
便数据处理时使用。
实验器材
4．保持小车的质量不变，多次改变钩码的质量 m，重复步骤 3 再完成 4 次实
验，并算出每条纸带对应的加速度的值，填入表 1 中。
5．用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示作用力 F，即砝码和小桶的总重力 (m
数据记录
M0＝
kg m0＝
kg
钩码的钩码和小桶
序号质量
的总重力
m/g
(m＋ m0)g/N
1
2
3
4
5
时间间隔
T/s
位移
x1/cm
连续相等
加速度
位移时间位移
a/
x2/cm
差
(m·s-2)
Δx＝x2－x1
数据记录
m＋m0＝
序号
1
2
3
4
5
kg
小车的总质量时间间隔位移
M/kg
T/s
x1/cm
位移
设计实验
如何保证小车所受的拉力等于槽码所受的重力？
槽码的质量要远远小于小车的质量，除
此之外还要平衡摩擦力。
阻力补偿法：调节木板的倾斜角度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板

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：

新教材高中物理第4章第2节实验探究加速度与力质量的关系课件新人教版

(2)丙同学提出，不需测出两小车加速度的数值，只量出两条纸带上从第一个打印点到最后一个打印点间的距离 x1、x2，也能完成实验探究，若 x1∶x2 近似等于________，也可说明质量一定的情况下，物体的加速度与力成正比，理由是_____________．
[解析] (1)每隔 4 个打印点选取一个计数点，计数点间的时间
3．平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)．
4．测 a、F (1)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，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，纸带记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘和砝码的总重力 m1g. (2)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤(1)，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的总重力 m2g，m3g，…
车 B 受到拉力的12，两车的质量 m 相等，两车的加速度之比：aa12
＝FFmAB＝FFAB＝12FFBB＝12； m
(2)两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，它们的运动时间 t 相等，它们的位移之比：xx21＝1212aa12tt22＝aa21＝12，如果xx21＝12也可以说明质量一定的情况下，物体的加速度与其质量成正比．
[解析] (1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移的大小，可以选用公式法计算加速度．由题图乙可知 x1＝6.19 cm，x2＝6.70 cm，x3＝7.21 cm，x4＝ 7.72 cm，电火花计时器的打点周期 T＝1f ＝0.02 s， a＝（x4＋x3（）4－T）（2x2＋x1）＝（7.72＋7（.214）×－0.0（2）6.720＋6.19）×10－2 m/s2≈3.2 m/s2.

高中物理_《实验：探究加速度与力、质量的关系》课件_新人教版必修1

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、绳拉小车的力是不是小车受到的合外力？ 4、小车是否受到摩擦力的阻碍？如何消除摩擦力的影响？
实验装置图
5、绳子的拉力等于钩码的重力吗？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。 6、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，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。
实验数据的记录处理：
实验数据实验次数第一次第二次第三次
a
a
F
0 F
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。
实验数据记录处理：
实验次数第一次第二次第三次
a
a
m
1/m
1 m
0 1/m
问题分析
1、对同一辆车，启动时从不同挡启动快慢为什么不一样？ 2、动力车正常行驶比小汽车要快，但启动过程为什么比小汽车慢得多呢？ 3、在书本上撒一些碎纸片，先轻轻吹，再用力吹，观察到什么现象？ 4、在书本上撒一些碎纸片和一些小石子，用力吹，观察到什么现象？
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。
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
回忆分析
牛顿第一定律告诉我们，物体的运动不需要力来维持。力和运动到底是怎样的关系？
思考几个问题
1、力的作用效果是什么？2、如果一个静止的物体受来自不为零的合外力会怎样运动？

高中物理必修一-实验：探究加速度与力、质量的关系

实验：探究加速度与力、质量的关系知识集结知识元实验：探究加速度与力、质量的关系知识讲解实验：探究加速度与力、质量的关系1．实验目的、原理实验目的：验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比．实验原理：利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．如图所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M和m做加速运动时，可以得到当M>>m时，可近似认为小车所受的拉力T等于mg．本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m的大小，测出相应的a，验证a与F的关系；第二部分保持m不变，改变M的大小，测出小车运动的加速度a，验证a与M的关系．2．实验器材打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码．3．实验步骤及器材（1）用天平测出小车和小桶的质量M和m，把数值记录下来．（2）按下图所示把实验器材安装好．（3）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，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止．（4）将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，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．（5）保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤（4），每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内．（6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线以验证a与F的关系．（7）保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量(在小车上增减砝码)，重复上述步骤（5）、（6）验证a与M的关系．4．数据处理及误差分析（1）该实验原理中，可见要在每次实验中均要求M>>m，只有这样，才能使牵引小车的牵引力近似等于砂及砂桶的重力．（2）在平衡摩擦力时，垫起的物体的位置要适当，长木板形成的倾角既不能太大也不能太小，同时每次改变M时，不再重复平衡摩擦力．（3）在验证a与M的关系时，作图时应将横轴用表示，这样才能使图象更直观．5．注意事项（1）在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角．（2）改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车．（3）每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度．例题精讲实验：探究加速度与力、质量的关系例1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（）A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例2.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出例3.某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，下面图甲为其设计的实验装置简图．（1）如图乙所示，为该同学做某次实验得到的纸带，可以判断出这条纸带的运动方向是________．（选“向左”或“向右”）（2）如图丙所示，为该同学根据纸带上的测量数据进行分析处理后所描绘出来的实验图线示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立．则：小车受到沙桶的拉力大小为________N；小车的质量大小为________kg．当堂练习单选题练习1.在验证牛顿第二定律的实验中，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行，下述操作步骤安排不尽合理，请选择出合理的实验顺序．（）（A）保持砂桶里的砂子质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次；（B）保持小车质量不变，改变砂桶里砂子质量，测出加速度，重复几次；（C）用天平分别测出小车和小桶的质量；（D）平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动；（E）挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点；（F）根据测量数据，分别画出a-F和a-的图线．A．B、D、C、E、A、F B．D、C、E、B、A、FC．C、E、A、B、F、D D．A、B、C、D、E、F练习2.在验证牛顿第二定律的实验中：某组同学用如图（甲）所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是（）①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源．A．①③⑤B．②③⑤C．③④⑤D．②④⑤练习3.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置．下列说法中正确的是（）A．小车释放时应靠近定滑轮B．平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连C．电磁打点计时器应实验低于6V的直流电源供电D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量练习4.如图所示，在“验证牛顿运动定律”的实验中，下列做法不正确的是（）A．拉小车的细线应该与长木板平行B．小桶和砂的总质量应远小于小车的总质量C．平衡摩擦力时，必须通过细线挂上小桶和砂D．小车应紧靠打点计时器，先接通电源再释放小车练习5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（）A．实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出练习6.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是（）A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车B．平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力D．小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出填空题练习1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某小组设计了如图甲所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止．（1）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使________；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量（选填“远大于”、“远小于”、“等于”）．（2）实验中获得数据如下表所示：其中小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g．实验次数小车拉力F/N位移x/cm1Ⅰ0.1Ⅱ0.246.512Ⅰ0.229.04Ⅱ0.343.633Ⅰ0.341.16Ⅱ0.444.804Ⅰ0.436.43Ⅱ0.545.56在第1次实验中小车Ⅰ从图乙中的A点运动到B点，则表中空格处的测量结果应该是_________．通过分析，可知表中第_______次实验数据存在明显错误，应舍弃．练习2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图a所示的实验装置，把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上．小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车所受拉力用F表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出．（1）如图b为甲同学根据测量数据作出的a﹣图线，图线不过原点的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过（填“大”或“小”）；图线的AB段明显偏离直线的原因是．（填选项前字母）A．所挂钩码的总质量过小B．小车与轨道之间存在摩擦C．所用小车的总质量越来越大D．所用小车的总质量越来越小（2）乙、丙同学用同样器材做实验，所用小车总质量分别为M 乙和M 丙，画出了各自得到的a﹣F 图线如图c 所示，由图线可知M 乙M 丙（填“＞”、“=”或“＜”）．（3）在处理数据时，总是把托盘和砝码的重力当作小车所受牵引力．而实际上小车所受牵引力比托盘和砝码的总重力要一些（选填“大”或“小”）．因此，为使实验结论的可信度更高一些，应使托盘和砝码的总质量尽可能一些（选填“大”或“小”）．练习3.某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．（1）实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_________________________________________．（2）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A 、B 、C 、D 、E ，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A 点之间的距离，如图乙所示．已知打点计时器接在频率为50Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a =______m/s 2．（结果保留两位有效数字）（3）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出a -F 关系图线，如图丙所示．试分析：图线不通过坐标原点O 的原因是___________________________；曲线上部弯曲的原因__________________________．练习4.某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验：（1）甲同学在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得到数据如下表所示｡实验次数物体质量m（kg）物体的加速度a（m/s2）物体质量的倒数1/m（1/kg）10.200.78 5.0020.400.38 2.5030.600.25 1.6740.800.20 1.255 1.000.16 1.00根据表中的数据，在图1所示的坐标中描出相应的实验数据点，并作出图象｡②由a-图象，你得出的结论为_____________________________________________｡③物体受到的合力大约为_______N｡（结果保留两位有效数字）（2）乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出的a-F图象如图2所示，则该图象中图线不过原点的原因是：__________________，小车的质量为________kg．（保留两位有效数字）练习5.在做“探究加速度与力、质量关系”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．（1）当M与m的大小关系满足__________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量m一定，改变小车及车中砝码质量M，测出相应的加速度，采用图象法处理数据，为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做_______的图象（填“a-M”或“a-”）．（3）如图2（a）是甲同学根据测量数据做出的a-F图线，说明实验存在的问题是_______________________________（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线，如图2（b）所示，两个同学做实验的哪一个物理量取值不同？答：_______________________________________．（5）若实验得到如图3所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T，B、C两点的间距x2和D、E两点的间距x4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为______________．练习6.某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验．如图甲所示是该同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．（1）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为____________；（2）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则d=___________cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t，则小车经过光电门时的速度为____________（用字母表示）；（3）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出v2-m线性图象（如图丙所示），从图线得到的结论是：在小车质量一定时，____________________．（4）某同学在作出的v2-m线性图象不通过坐标原点，开始实验前他应采取的做法是（）A．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动．练习7.为了探究物体的加速度与质量的关系，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置，装置中有电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板（滑轮光滑）、垫块、小车和砝码（总质量用M 表示）、砂和砂桶（总质量用m表示）、刻度尺等，请回答下列问题：（1）实验误差包含偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和空气阻力对实验的影响属于__________（填“偶然误差”或“系统误差”）．（2）按如图的方式将长木板有计时器的一端适当垫高，以平衡摩擦力，使小车能带动纸带在长木板上做匀速运动．（3）探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完成本实验时，为了使沙桶和沙的总重力近似地等于小车的牵引力，则沙桶和沙的总质量与小车和砝码的总质量的关系应满足____________．（4）在完成实验操作后，将得到的数据用图象进行处理，则小车加速度的倒数与小车和砝码的总质量M的函数图象正确的是_________．练习8.某同学在实验室用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量关系的实验．（1）为了尽可能减少摩擦力的影响，需将长木板的右端垫高，在______（选填“有”或“没有”）沙桶拖动下，轻推一下小车，使小车能拖动穿过打点计时器的纸带做____________________．（2）通过改变________（选填“沙和沙桶”或“小车”）的质量，可探究加速度与_______（选填“小车”或“沙和沙桶”）质量的关系；（3）如果某次实验打出的纸带如图乙所示，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，A、B、C到O点的距离在图中乙标出，所用交流电的频率为f，则测出小车运动的加速度为_______________．练习9.某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”．同学们在实验中，都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，通过改变小桶中砂的质量改变拉力．为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，实验中需要平衡摩擦力．①下列器材中不必要的是______（填字母代号）．A．低压交流电源B．秒表C．天平（含砝码）D．刻度尺②下列实验操作中，哪些是正确的_________（填字母代号）．A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．每次实验，都要先放开小车，再接通打点计时器的电源C．平衡摩擦力时，将悬挂小桶的细线系在小车上D．平衡摩擦力时，让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带③图乙是某同学实验中获得的一条纸带．A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T．A、B间的距离为x1，A、C间的距离为x2，则小车的加速度a=__________（用字母表达）．④图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时，分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标，以小车运动的加速度a为纵坐标，利用各自实验数据作出的a-mg图象．a．由小刚的图象，可以得到实验结论：_____________________________________．b．小芳与小刚的图象有较大差异，既不过原点，又发生了弯曲，下列原因分析正确的是__________（填字母代号）．A．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过大B．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过小C．图象发生弯曲，可能是砂和小桶的质量过大D．图象发生弯曲，可能是小车的质量过大⑤正确平衡摩擦力后，小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变，通过在小车上增加砝码改变小车质量，进行实验并得到实验数据．处理数据时，他以小车和砝码的总质量M为横坐标，为纵坐标，作出-M关系图象，示意图如图丁所示，发现图线从纵轴上有截距（设为b）．该同学进行思考后预测：若将砂和小桶总重力换成另一定值（m+△m）g，重复上述实验过程，再作出-M图象．两次图象的斜率不同，但截距相同均为b．若牛顿定律成立，请通过推导说明该同学的预测是正确的．练习10.用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定．（1）实验时，一定要进行的操作是____________a．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数；b．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带c．用天平测出砂和砂桶的质量d．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的a-F图象可能正确的是_______（3）若小车匀速运动时，测力计的示数为F，则小车受到的摩擦力为___________（4）若求出的a-F图象的斜率为k，则小车的质量为__________．。

高中物理必修一：4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

数据处理 1．分析加速度和力的关系依据表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出a－F关系图象．
实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比．
【注意事项】
1.一定要平衡摩擦力,在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着打点的纸带运动.
摩擦力的标志．
(2014·南京高一检测)如图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系时，已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的五个差错；
(1)电源_应__用_6__V_交_ 流；电源 (2)电磁打点计时器位置_应__靠__右__端_； (3)滑轮位置_应__使__拉__线_水；平 (4)小车位置_应__靠_近__打__点；计时器 (5)长木板_应__垫__高__右__端__平_衡__摩__擦__力．
两有车( 的A 位) 移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，
A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1 C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2 D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1
方案三:利用气垫导轨来探究
挡光板 △x 光电门1
怎样改变小车的质量？
【实验步骤】
1.用天平测出小车和重物的质量分别为M、m，并把数值记录下来． 2.按如图所示把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在车上,即不给小车施加牵引力. 3.平衡摩擦力:在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．
2.整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力.

人教版高中物理必修1课件实验：探究加速度与力质量的关系

实验方案制定实验方案时的两个问题
1、怎样测量（或比较）物体的加速度方法1：
有摩擦力影响
摩擦力影响极小方法2：
方法3:根据初速度为零的匀加速直线运动
的位移公式可知：
若vo=0 由x= at2/2 有：
t相同时:a1/a2=x1/x2
2、怎样提供和测量物体所受的恒力
注意：盘和砝码的总质量远小于小车的质量！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？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），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。
进行试验
实验记录和数据分析探究加速度跟力的关系
2.在探究“加速度与力和质量”的关系的实验中，下列说法中正确的是（ABCD ）
A.为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于小车和砝码的质量
B.为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需把小车运动平面起始端略垫高 C.实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差 D.实验结果采用a-1/m坐标作图，是为了根据图象直观地判断出a与m的关系
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。
实验方案方案1：小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况。根据所打的点计算小车的加速度，然后再看力和加速度的关系。
方案2:根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式可知：加速度和位移成正比，只要测量位移就得到加速度与受力的关系。
3
4
5
做a-m图象,观测图线的形状,若图线的形状

高中物理必修一第4章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系

4.收集纸带数据:将小车靠近打点计时器后开启打点计时器,并让小车由静止释放,打点计时器在纸带上打出一系列点,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,通过增加槽码的数量,增加重物的质量(总质量仍远小于小车质量)。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所挂槽码的总重力m1g。 (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槽码的总重力m2g、m3g…
【解析】(1)为了使细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重力,则需要满足小车和小车上的砝码总质量远远大于细砂和小桶的总质量,若小车和小车上的砝码总质量为800 g,则细砂和小桶的总质量较为合理的是50 g, 故A正确,B、C、D错误。
(2)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的
瞬时速度,即B点的瞬时速度,故vB= 由逐差法求解小车的加速度,
【思考·讨论】请从改进实验器材的角度,讨论改进测量小车所受拉力的方法,减小实验的系统误差。 (科学探究)
提示:为了减小由于小车所受拉力而产生的系统误差, 可将力传感器和位移传感器的发射器装在运动的小车上,将接收器装在小车运动轨道的末端,并通过数据采集器输入计算机,就可以测出小车所受的拉力。
二、数据收集与分析 1.列F、a数据收集表: 把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中:
物理量 1 2 3 4 5 6 作用力(槽码的重力) 加速度a
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:
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和砝码的总质量M1。

4-2 实验：探究加速度与力、质量的关系课件-高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

木板上定滑轮，使牵引小车的细线与木板平行，这样做的目
的( D )
A．避免小车在运动过程中发生抖动
B．使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C．保证小车最终能够做匀速直线运动
D．使细线拉力等于小车受到的合力
高中物理
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【例2】实验探究加速度与力、质量的定量关系，下列认识正
确的是 ( C )
实验：探究加速度与力、质量的关系
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➢ 在m一定时，F越大，a越大；
➢ 在F一定时，m越小，a越大。
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一、猜想和假设
加速度与力、质量之间可能具有怎
样的定量关系呢？
a与F成正比
a与m成反比
➢ 在m一定时，F越大，a越大；
➢ 在F一定时，m越小，a越大。
高中物理
与F的关系
高中物理
x2
x1 a1

x2 a2
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实验方案2：通过位移之比测量加速度之比
高中物理
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课堂小结
知识
当受力一定时，物体加速
度大小与它的质量成反比；当
质量一定时，物体加速度大小
与它的受力成正比。
科学思维与
方法
控制变量法、图像法、
转化思想
高中物理
五、数据分析与处理—a与 F 的关系
桶和沙的
质量
m/kg
0.0084
0.0096
0.0109
0.0121
0.0134
高中物理
拉力
F/N
加速度
a /（m·s-2）
0.0823
0.0941
0.1068
0.1186

《实验探究加速度与力、质量的关系》课件ppt

4.让小车靠近打点计时器,挂上槽码,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。计算槽码的重力,即为小车所受的合外力,
由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表1中。
5.改变槽码的个数,重复步骤4,并多做几次。
6.保持槽码个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小车在木板上
)
解析作直线拟合的方法是较多的点在一条直线上,其他不在直线上的点均
匀分布在线的两侧。
答案 ×
(4)多次进行实验,得到的结论一定是准确的。(
)
解析多次实验得到的结论仍然具有猜想和推断的性质,只有根据这些结论
推导出的很多新结果与事实一致时,这样的结论才真正正确。
答案 ×
2.在研究物体的加速度、作用力和质量三个物理量的关系时,我们用实验
图像得出曲线,不易判断二者之间关系,将其转成a根据图像得出结论。
(3)步骤D中电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在约
为8 V交流电源上。
(4)步骤G中作a-m关系图像,得到的是曲线,很难进行正确的判断,必须“化曲为
1
直”,改作a- 关系图像。
答案 (1)①应靠右端
②应靠近打点计时器
补偿阻力
6 V电压的蓄电池
B (3)D
a-m关系图像
作a-
2023
新版人教版高中物理必修
第四章
2
第一册
实验:探究加速度与力、质量的关系
内
容
索
引
01
课前篇自主预习
02
课堂篇探究学习
学习目标
1.学会用控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系。(科学探究)
2.会测量加速度、力和质量,能作出物体运动的a-F、a-

15_2 实验_探究加速度与力、质量的关系

第1讲描述运动的基本概念
高中物理必修第一册人教版
第1讲描述运第动四的基章本概念运动和力的关系
2 实验:探究加速度与力、质量的关系
1.体会本实验思路的合理性,并尝试设计其他可行性实验方案。 2.分析本实验所需测量的物理量,同时培养亲自动手操作的能力。 3.利用图像处理实验数据。 4.学会用控制变量法探究物理规律。
利用光电门测加速度利用光电门测出滑块通过光电门1、2时的速度v1、v2,再由运动学公式 v22 - v12 =2ax求加速度。
第1讲描述运第动四的基章本概念运动和力的关系
利用位移传感器测位移
由运动学公式x=
1 2
at2可得a=
2x t2
,如果用位移传感器测出两个做初速度均为零的匀
加速直线运动的物体在相同时间内发生的位移,就可以根据位移之比求出加速度
第1讲描述运第动四的基章本概念运动和力的关系
问题 1.a-F图像不过原点的可能原因是什么? 提示:最大的可能是平衡摩擦力时出了问题。 2.如何帮助那名未得到过原点的a-F图像的成员将其图像纠正过来呢? 提示:若忘记平衡摩擦力或平衡摩擦力不足时,a-F图像与F轴有交点,需要帮助该成员平衡摩擦力(增大木板倾角);若平衡摩擦力过度时,a-F图像与a轴有交点,需要帮助该成员减小木板倾角。 3.是否只要是探究加速度与力、质量的关系这个实验,就一定需要平衡摩擦力?就一定需要满足细线所挂重物的质量远小于小车的质量? 提示:不一定。若实验仪器中有气垫导轨装置,则不需要平衡摩擦力;若实验仪器中有可以测量拉力的仪器(如力传感器、弹簧测力计等),则不需要满足细线所挂重物的质量远小于小车(包括小车上所放重物)的质量。
第1讲描述运第动四的基章本概念运动和力的关系

《科学探究：加速度与力、质量的关系》PPT课件高中物理

小车所受的合外力大小。
实验步骤
(1)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)用薄垫块将木板一端垫高，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为止。
(3)在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量应远小于小车质量。
(4)将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点，据此计算出小车的加速度。保持小车质量不变，增加重物的质量(重物总质量仍远小于小车质量)，重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来。
1对同一物体，当 m 不变时，a 和 F 成正比。
2对不同物体，当 F 不变时，a 和 m 成反比。误差分析
产生原因
减小方法
质量测量不准、计数点间距测量不准
多次测量求平均值
偶然小车所受拉力测量不 ①准确平衡摩擦力
误差准
②使细绳和纸带平行于木板
作图不准
使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,误差较大的点舍去
[答案] (1)平衡摩擦力 B (2)D 6 V 电压的蓄电池 4～ 6 V 交流电压的学生电源 (3)G 作 a-M 关系图像作 a-M1 关系图像
[关键点拨] 关于平衡摩擦力的三点说明
(1)在木板无定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直到小车不挂重物时带动纸带能在木板上匀速运动为止。
a．用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是________ ______________________________________________________。 b．使沙桶的总质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于________________。 (3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种： A．利用公式 a＝2t2x计算； B．利用逐差法根据 a＝ΔTx2计算。两种方案中，你认为选择方案________比较合理。

高中物理必修一课件：探究加速度与力、质量的关系 (共23张PPT)

四.得出探究结论
物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比．
加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同．
五. 对探究过程的反思．
1. 在实验中，小车包括砝码的质量为什么要远
大于砂和砂桶的总质量。
a 2.实验前为什么要平衡摩擦力？应当如何平衡摩
擦力？
3.a-F图线出现截距的原因和调整方法是什么？
物体受力一定时，它的质量越大，加速度越小．
思考:
1、如何同时研究a、F合、m三者之间的关系呢？
——控制变量法
2、如何测量加速度a？需什么器材？
Ø探究过程 Ø课件演示1 Ø课件演示2 Ø课件演示3
一.探究思路控制变量法
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/222021/11/222021/11/2211/22/2021 7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/222021/11/22November 22, 2021 8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/222021/11/222021/11/222021/11/22