加速度与质量、力的关系
《实验：探究加速度与力、质量的关系》说课稿
《实验：探究加速度与力、质量的关系》说课稿《实验：探究加速度与力、质量的关系》说课稿1尊敬的各位评委：大家好！我说课的题目是《实验：探究加速度与力、质量之间的关系》。
首先，我对本节课进行了详细教学前设计，下面我将从教材分析、学情分析、三维目标分析、教学重点及难点、实验仪器分析、教法学法、教学过程、教学评价八个方面来向大家汇报。
教材分析探究性实验是高中物理新课程中一种重要的实验方法。
探究“加速度与力、质量的关系”一课正是探究性实验，实验安排在学习牛顿第二定律之前，对于学生来说，比验证性的实验难度要大，所以对本节教材主要做以下两点分析：1、从教材前后联系来看，本节内容具有承上启下的作用，上一节学习了质量是惯性大小的唯一量度，探究加速度与力、质量的关系是认知过程的必然，这一节又是《牛顿第二定律》的实验和理论基础，所以本节课实验能否成功对于下一节的学习非常关键。
2、从教材内容来看，本节课涉及到控制变量法、图象法，是高中物理实验常用的方法，所以更要好好把握。
学情分析1、具备的学科知识分析学生在前面已经知道了加速度的物理意义，知道力是改变物体运动状态的原因及质量是惯性大小的唯一量度，但学生对加速度与力、质量的关系的理解只是简单的定性关系。
2、学生能力分析学生已经基本掌握探究性实验的研究方法，在本实验中，老师只要作一些必要的指导，学生都能完成实验操作及数据处理。
但运用控制变量法研究问题方面能力有限，应加强引导。
教学三维目标1、知识与技能了解影响加速度大小的因素；能通过实验探究得出物体的加速度与所受的外力成正比，与物体的质量成反比。
要重视学生实验技能的提高，培养学生获取知识和设计实验的能力。
2、探究过程与方法通过控制变量法，使学生充分体会探究问题，与小组成员合作设计实验方案，操作实验，借助多媒体辅助，利用图象法对实验数据进行处理，讨论分析与交流，最后总结出实验结论。
3、情感态度和价值观使学生经历科学探究的过程，体会探究过程中所用的科学方法，体验成功的喜悦；激发学生的学习兴趣。
《探究加速度与力、质量的关系》 知识清单
《探究加速度与力、质量的关系》知识清单在物理学中，加速度与力、质量之间的关系是一个极其重要的概念。
理解它们之间的关系不仅有助于我们解决实际问题，还能让我们更深入地理解物体的运动规律。
接下来，让我们一起详细探究一下这三者之间的关系。
首先，我们来了解一下加速度的概念。
加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。
如果一个物体的速度在短时间内发生了较大的变化，那么它就具有较大的加速度；反之，如果速度变化缓慢，加速度就较小。
加速度的单位是米每秒平方（m/s²）。
力，是改变物体运动状态的原因。
当一个物体受到力的作用时，它的速度往往会发生改变。
力的大小、方向和作用点都会影响力对物体的作用效果。
比如，推动一个静止的小车，施加的力越大，小车启动得就越快。
质量，则是物体所含物质的多少。
质量越大的物体，其惯性越大，也就越难改变其运动状态。
想象一下，推动一辆重型卡车和一辆轻便的自行车，显然推动卡车需要更大的力。
那么，加速度与力、质量到底有什么样的关系呢？这就引出了牛顿第二定律。
牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在它上面的力成正比，与物体的质量成反比。
用公式表达就是：F ＝ ma ，其中 F 表示力，m 表示质量，a 表示加速度。
这个公式告诉我们，如果对一个质量一定的物体施加更大的力，它的加速度就会更大；反之，如果施加的力减小，加速度也会减小。
同时，如果一个物体的质量增大，在受到相同大小的力的作用时，它的加速度会变小；质量减小，加速度则会变大。
为了更直观地探究加速度与力、质量的关系，我们可以通过实验来进行。
在实验中，我们可以通过改变施加在物体上的力的大小，测量物体的加速度，从而验证加速度与力的正比关系。
比如，使用一个带有滑轮的斜面，在斜面上放置一个小车，通过在小车上添加不同质量的砝码来改变力的大小，同时利用打点计时器或者传感器来测量小车的加速度。
同样，我们也可以通过改变物体的质量，保持力的大小不变，来观察加速度的变化，从而验证加速度与质量的反比关系。
4.2实验探究加速度与力、质量的关系(共38张PPT)
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：
质量加速度与力的公式
质量加速度与力的公式
质量、加速度与力的关系公式为：F=ma。
其中，F代表物体所受的合外力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
这个公式是牛顿第二定律的核心内容，它表明物体所受的合外力与物体的质量和加速度成正比。
如果知道其中两个量，就可以通过这个公式求出第三个量。
需要注意的是，这个公式只适用于经典力学中的宏观物体，对于微观粒子或高速运动的物体，需要使用相对论力学或量子力学中的相关公式。
另外，需要强调的是，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
如果一个物体没有受到合外力的作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态，这是牛顿第一定律的内容。
《探究加速度与力、质量的关系》实验图像简析
《探究加速度与力、质量的关系》实验图像简析
加速度与力、质量的关系一直是物理学中的一个经典课题，也是广大学生们研究的重点。
本文通过对实验图像的简析，阐述加速度与力、质量的关系的原理，以及相关的实验步骤，从而更深入地理解这一知识点。
实验步骤主要包括：
第一步，把一个物体放在水平面上，然后在前后两点处给物体施加一个均匀的力，计算物体的加速度。
第二步，把物体放在一个斜面上，接着给物体施加一个均匀的力，计算它的加速度。
第三步，比较在水平面上施加力所产生的加速度和在斜面上施加力所产生的加速度，以及它们之间的关系。
研究表明，加速度与力、质量是成正比关系的。
实验中，当物体放在水平面上时，如果力的大小相同，则产生的加速度也是相同的；如果力的大小不同，那么加速度也会不同。
而在斜面上，即使力的大小相同，由于质量的影响，加速度也会有所不同。
因此，由上述实验可知，加速度和力、质量是成正比的。
同样的力，质量的增加会使加速度减少；反之，质量的减少会使加速度增加；同样的质量，力的增加会使加速度增加；反之，力的减少会使加速度减少。
在物理教学中，通过对这种关系的形象认识，学生们能更好地研究和理解这一知识点，从而更好地掌握物理理论的精髓。
另外，在实验中应注意以下几点：首先，力的大小要稳定，以获
得更准确的结果。
其次，施力的方向要垂直于水平面，以及斜面的坡度，使得实验结果更加准确。
最后，实验过程中应给予严格的控制，以确保实验结果的充分性和可靠性。
总之，加速度与力、质量的关系是物理学中重要的一部分，而实验图像的简析则使我们更深入地理解这一知识点，从而使我们能够更好地学习物理学的理论。
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
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__________．。
探究加速度与力、质量的关系
2、如图为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。
更换纸带，在小车上小车上分别继续增加不同个数钩码，重复实验，并做标记。
处理纸带上的点，得到每条纸带对应小车的加速度。并将数据记录在表格中。
小桶与砝码总重力保持不变
小车质量M(kg)
小车质量倒数1/M(1/kg)
加速度a（m·s-2）
以加速度a为纵坐标，小车质量倒数1/M为横坐标，
由表格中记录的数据作出a-1/M图像。
2、怎样提供并测量物体所受的恒力：可以将小车放在光滑水平板上，前端系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮挂一个小桶，桶中可放砝码，小桶和砝码所受的重力，等于小车做匀加速运动的力。因此，增减小桶中的砝码就可以改变小车受到的合力。
3、实验数据的分析：可以用图象较直观地判断a与F、m的关系。
（1）研究加速度与力的关系时，可以以a为纵坐标、F为横坐标建立坐标系，由得到的数据描点作图，根据图像判断a与m的关系。
C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大
答案：（1）小车的总质量，小车所受外力，
（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比，②C，
解析：（1）因为要探索“加速度和力的关系”所以应保持小车的总质量不变，钩码所受的重力作为小车所受外力；（2）由于OA段a-F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理： 得 ，而实际上 ，可见AB段明显偏离直线是由于没有满足M>>m造成的。
实验：探究加速度与力、质量的关系+课件2024学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
Ff
一次补 偿，多 次测量
mgcosθ
mg
具体操作：先不加细线，调整轨道，使小车刚好能匀速下滑（纸带上打出间 隔均匀的点）。 如果再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。
质量不变
加速度与力的关系 同一个小车在不同拉力F作用下的加速度a
力不变
加速度与质量的关系 不同质量的小车在相同拉力F作用下的加速度a
1.加速度与力的关系 (小车质量相同)
2.加速度与质量的关系 (小车所受拉力一定)
需要平衡摩擦力吗？
加速度a 与拉力F 成正比
加速度a 与质量m 成反比
课堂总结
加速度a 与拉力F 成正比 加速度a 与质量m 成反比
0.14 0.19 0.39 0.53
0.86 0.61 0.34 0.48
0.36kg
O
+ + + + +
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 F/N
2.加速度与质量的关系 加速度a 与质量m 成反比
(小车所受拉力一定)
kg
0.400
m
·s
-2
0.861
/ kg-1 2.50
0.500 0.692 2.00
0.750 0.470 1.33
1.000 0.352 1.00
0.20
0.30
0.40 0.50
0.302 0.428 0.592 0.751
加速度a 与拉力F 成正比
未平衡摩擦力 或平衡摩擦力不够 (斜面倾角偏小)
平衡摩擦力过度 (斜面倾角偏大)
1.00
0.80
0.60
图线的斜率减小， 质量变大，
0.40
高一物理必修1探究加速度与力、质量的关系
• 方案3：利用气垫导轨。
表格设计:(供 参考)
图 1 : 气垫导轨装置
图 2 : 滑块和挡光片
图 3: 光电门
图 4 : 电脑计时器
图 5 : 气源
图 6 : 滑块的接触面 返回幻灯片 8
3.2 实验：探究加速度与 力、质量的关系
m
F1
m
F2
F1<F2 定性讨论1
m1
F
m2
F
m1<m2 定性讨论2
讨论：物体质量一定，力不同， 加速度有什么不同
结论：当物体质量一定时，物体的加速 度应该随着力的增大而增大。
返回
讨论：力大小相同，作用在不同 质量的物体上，物体加速度有什 么不同？
结论：当力大小相同时，物体的质量 越大，运动状态越难以改变，所以质 量越大，加速度越小。
注意：这里的力指的是物体所受的合外力。
总结：影响加速度的因素有哪些？
1. 合外力
2.
质量
1、加速度与力的关系
• 实验的基本思路：保持物体的质量不变， 测量物体在不同力作用下的加速度，分析 加速度与质量的关系。
• 实验设计
• 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。
表格设计（: 供参考一）
பைடு நூலகம்次数
1 2 3 4 5
拉车砝码 加速度 拉车砝码 加速度
（g）
a1
（g）
a2
供参考二：
次数
1 2 3 4 5
小车1
动力学方程：质量、加速度和力之间的关系
动力学方程：质量、加速度和力之间的关系1.定义：质量是物体所具有的惯性大小，是物体固有属性。
2.单位：国际单位制中，质量的单位是千克（kg）。
3.质量与物体形状、状态、位置和温度无关。
4.定义：加速度是物体速度变化率，表示物体速度变化的快慢。
5.单位：国际单位制中，加速度的单位是米每秒平方（m/s²）。
6.加速度与物体质量、作用力和摩擦力有关。
7.定义：力是物体之间相互作用的结果，是改变物体运动状态的原因。
8.单位：国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。
9.力的作用效果：改变物体的速度、形状和位置。
四、动力学方程1.牛顿第一定律（惯性定律）：物体在没有外力作用下，保持静止状态或匀速直线运动状态。
2.牛顿第二定律（力的定律）：物体受到的合外力等于物体质量与加速度的乘积，即 F = ma。
3.牛顿第三定律（作用与反作用定律）：任何两个物体之间的相互作用力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
五、质量、加速度和力之间的关系1.质量与加速度：质量越大，物体加速度越小；质量越小，物体加速度越大。
2.质量与力：质量越大，物体受到的合外力越大；质量越小，物体受到的合外力越小。
3.加速度与力：加速度与物体受到的合外力成正比，与物体质量成反比。
4.物体运动分析：根据动力学方程，分析物体在受到外力作用下的运动状态变化。
5.车辆制动：根据动力学方程，计算车辆在不同速度下的制动距离。
6.抛体运动：根据动力学方程，分析抛体在空中的运动轨迹。
总结：动力学方程是描述质量、加速度和力之间关系的物理定律，掌握这些知识点有助于我们更好地理解物体运动的规律。
习题及方法：一个物体质量为2kg，受到一个大小为6N的力作用，求物体的加速度。
根据牛顿第二定律，F = ma，将已知数值代入公式，得：a = F/m = 6N / 2kg = 3m/s²一个物体质量为5kg，受到一个大小为10N的力作用，求物体的加速度。
根据牛顿第二定律，F = ma，将已知数值代入公式，得：a = F/m = 10N / 5kg = 2m/s²一个物体质量为3kg，受到一个大小为8N的力作用，求物体的加速度。
加速度和力质量的关系
2.
质量
m
F1
m
F2
F1<F2 定性讨论1
m1
F
m2
F
m1<m2 定性讨论2
讨论：物体质量一定，力不同， 加速度有什么不同
结论：当物体质量一定时，物体的加速 度应该随着力的增大而增大。
返回
讨论：力大小相同，作用在不同 质量的物体上，物体加速度有什 么不同？
结论：当力大小相同时，物体的质量 越大，运动状态越难以改变，所以质 量越大，加速度越小。
（ g=10 m/s2）
•解：以物体为研究对象，物体的受力分析如图所示：
FN F
•竖直方向：
Ff •水平方向：
G
•由三式联立可得：
FN F sin G
F cos Ff ma
Ff FN
a 0.58m / s2源自巩固练习：（1）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。当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？为什么？
F N
G=mg
（2）答： B、C、D说法不对。根据牛 顿第二定律，物体受的合外力决定了物 体的加速度，而加速度大小与速度大小 无关。所以，B错误，物体做加速运动 说明加速度方向与速度方向一至。当合 外力减小但方向不变时，加速度减小但 方向也不变，所以物体仍然做加速运动， 速度增加。C错误。
2．牛顿第二定律的数学表达式：
F kma
比例常数k与式中物理量单位的选取有关，若各量的 单位均用国际单位制中单位，则:
（1）牛顿（N）力的规定：使质量为1kg的物体产生大 小为1m／s2的加速度的力叫做1N，即1N=1Kg·m/S2．
（2）牛顿第二定律：F= ma（各量用国际制单位）
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坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上，便
证明了加速度与作用力成正比．
当小车质量M一定时，a与F之间的关系
实验次 数
加速度a/(m·s－2)
小车受力F/N
1
2 3 4 5
(8)保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也作好记录)，重复
上述步骤，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车与砝码的总质量的倒数， 在坐标平面上根据实验结果画出相应的点，如果这些点在一条直线上，就 证明加速度与质量成反比．
1 F．根据测量的数据，分别画出a－F和a－ 图线 m
小车，在纸带上打下一系列的点
[解析] 利用控制变量法和逐差法分析纸带求加速度，最
后处理实验数据，合理的操作顺序应为DCEABF或DCEBAF.
[答案] 见解析
(2009·江苏高考)“探究加速度与物体质量、物体
受力的关系”的实验装置如图实－4－4甲所示．
图实－4－2
(2)把不同质量(小车与车内砝码的总质量)的小车在相同力作 用下产生的加速度填在下表中：
实验次数 加速度a/(m· s－2) 1 2 3 4 5 小车的总质量m/kg 小车的总质量的倒数1/m
由以上数据画出它的a－m图象及a－ 实－4－3甲、乙所示．
图象，如图
图实－4－3
通过a－m和a－
和车上砝码的总质量．一般来说，砝码盘和盘内砝码的
总质量不超过小车和车上砝码总质量的10%.
8．称量物体的质量时，应遵守天平的操作规则．
六、误差分析 1．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测 量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差． 2．因实验原理不完善造成误差，本实验中用小盘和盘中砝 码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力 要小于小盘和盘中砝码的总重力)，存在系统误差．
砝码盘中砝码
总重力F(N)
加速度a(m·s－2)
0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70
请根据实验数据作出a－F的关系图象．
图实－4－5 (3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点．
请说明主要原因．
[解析] (1)a＝
探究加速度与力、质量的关系
实验目的
1．学会用控制变量法研究物理规律．
2．探究加速度与力、质量的关系．
3．掌握灵活运用图象处理问题的方法．
实验方案（一）原理：如图所示
1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系
F1, F2，在相 同的时间内:
1 x1= 2
F1
a1t2
1 x2 =2 a2t2
x2
x1
F2
(2)当力F一定时，a与m之间的关系
实验次数 加速度a/(m· s－2)
小车的总质量m/kg
小车的总质量的倒数1/m
1 2
3 4 5
2．数据处理 (1)把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中： 实验次数 加速度a/(m·s－2) 1 2 3 4 小车受力F/N
通过a－F关系图象结论：我们可以得出小车的加速度a与力F 成正比．
5．为使所作的a－F图象和a－
图象趋于精确，每个图
都要求至少取5条以上的纸带．取一条纸带时，要同时 在纸带上记录相应的小车受的拉力和小车质量的数据， 并编号填表． 6．描点作图时，应使尽可能多的点落在直线上，其余的点
均匀分布在直线的两侧，舍去个别误差较大的点．
7．改变小车的质量或拉力的大小时，改变量应尽可能大 一些，但应满足砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车
(5)保持小车及车内砝码的质量不变，在小盘内放入质量为 m′的砝码，重复步骤4.在小盘内分别放入质量为m″， m，…的砝码，再重复步骤4.m′，m″，m…的数值
都要记录在纸带上(或表格内)．
(6)在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数 点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度 的值． (7)用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在
实验方案（二）原理：
一、实验原理 控制变量法：在所研究的问题中，有两个以上的参量 在发生牵连变化时，可以控制某个或某些量不变，只研究 其中两个量之间的变化关系的方法，这也是物理学中研究 问题时经常采用的方法． 本实验中，研究的参量为F、m和a，可以控制参量m一 定，研究a与F的关系，也可控制参量F一定，研究a与m的
平衡摩擦力．
2．判断小车是否做匀速直线运动，一般可目测，必要时可 以打一条纸带，看上面各点间的距离是否相等．
3．在本实验中，由于两颗小车轮子的灵活程度可能不相 同，所受的摩擦力也可能不相等，平衡摩擦力就有困 难．应该尽可能选取光滑的长木板进行实验，以减小 因摩擦而造成的系统误差． 4．安装器材时，要调整滑轮的高度，使拴小车的细绳与 斜面平行，且连接小车和砝码盘应在平衡摩擦力之后．
图实－4－4
(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸 带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清 晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的 距离．该小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留两位有
效数字)
(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝 码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测 量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F 的实验数据如下表：
比，与质量的倒数
关系图象结论：加速度a与质量m成反
成正比．
小结：
1、力是物体产生加速度的原因
2、实验方法：控制变量法
3、实验结论：
aF
1 a m
五、注意事项 1．在实验中，小车所受的摩擦力是造成系统误差的一个重 要因素．减小这种误差的方法是在长木板的一端垫上小 木块，使其适当倾斜，利用小车重力沿斜面方向的分力
＝ m/s2
＝0.16 m/s2或a＝
(2)如图实－4－6所示．
ห้องสมุดไป่ตู้
＝0.15 m/s2.
图实－4－6
(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和 砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合 力F的测量值小于真实值，a－F图线不过原点． [答案] (1)0.16(0.15也算对) (3)未计入砝码盘的重力 (2)见解析
(3)平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一 块薄木块，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，这时小车拖着纸带运动
时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分
力平衡．
(4)把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再
放开小车．打点计时器在纸带上打下一系列的点，打点 完成后切断电源，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码．
关系．
二、实验器材 电磁打点计时器（4—6v的交流点）、复写纸片和纸带、 低压交流电源（4—6v的交流点） 、一端有定滑轮的长木板、
小车、小盘、天平、砝码、刻度尺、导线．
三、实验操作 1．实验步骤 (1)用天平测出小车和小盘的质量M和m，把数值记录下来． (2)按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把 悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力)．
a1/ a2=x1/x2
测量出x1 、x2
2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系
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Δx, 由Δx=at2计算出小车的加速度a。
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中， 按实验要求安装好器材后，应按一定步骤进行实验，下 述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序填写 在下面的横线上：____________________(填字母代号)．
A．保持重物的质量不变，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，改变重物的质量，测出加速度， 重复几次 C．用天平测出小车和重物的质量 D．平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动 E．挂上重物，放进砝码，接通打点计时器的电源，放开