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人教版(2019)必修第一册物理高中
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
一：要做什么?
探究F之间、m、a关系
二：为什么这么做？
牛顿第一定律：力是改变物体运动状态的原因
惯性指物体保持原来运动状态的性质。【惯性仅与质量有关】
物体运动状态改变
速度改变
加速度改变
与力和质量有关
是否有关？
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
一 实验思路
要做什么？为什么要这样做？如何实施？
三：如何实施?
探究方法：
F、m、a一共三个变量，应该如何入手？
控制变量法
控制m不变，探究F、a关系
控制F不变，探究m与a关系
控制一个量不变
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
1、可用天平测出小车质量M
2、从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a
研究对象，
如何测小车受到的合外力F？
二、物理量的测量
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
平衡摩擦力
研究对象，
为简化运算，如何做可以让绳的拉力等于小车受到的合外力F？
F
f
3、F合测量:
G
FN
G
G1
FN
f
G1=f.
G2
F
原则：利用重力的分力平衡摩擦力和斜面弹力。小车受到的合外力等于绳的拉力F
标准：将木板垫上薄木块，使小车在不挂钩码，但要连接纸带，观察纸带上点均匀即可）.
注意：只需平衡一次摩擦力
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
二 物理量的测量
需要测什么?如何去测？
质量：天平测量
可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。
注意砝码与槽码的区别
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
二 物理量的测量
需要测什么?如何去测？
质量：天平测量
加速度：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度。（逐差法）
合外力的测量：如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。
3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码
质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，
测出一组数据。
4.改变钩码质量，多测几组数据。
5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
6.设计表格，记录实验数据。
三、实验步骤
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
弹簧测力计的示数的两倍就等于小车所受到的拉力
2. 利用弹簧测力计(水平悬挂)探究
创新二
02
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
　　为了直观的判断加速度 a 与拉力 F 的定量关系，我们以 a 为纵坐标、F 为横坐标建立直角坐标系，根据各组实验数据在纸上描点，做 a-F 图像 。
当小车质量不变时
次数
F / N
a / (m·s-2)
1
2
3
4
5
实验结论：质量一定时，加速度与力的大小成正比。
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
a / (m·s-2)
F / N
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
四、数据分析
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
弹簧测力计的示数就是小车所受到的拉力
3. 利用弹簧测力计(竖直悬挂)探究
创新三
03
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
小车
的质量m/kg
加速度
a /（m·s-2）
0.200
0.456
0.250
0.364
0.300
0.322
0.350
0.278
0.400
0.242
五、数据分析与处理—a与 m 的关系
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
力传感器示数的两倍就等于小车所受到的拉力
4. 利用力传感器探究
创新四
04
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
六、实验结论
在质量一定时，物体加速度的大小跟它受到的拉力成正比，即 a∝F；
在拉力一定时，物体加速度的大小跟它的质量成反比，即a∝?????????。
?
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
控制变量的方法是指在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的独立因素加以人为控制，使其中只有一个因素按照特定的要求发生变化，而其他因素保持不变，以利于寻找事物发展变化的规律的方法。例如，在研究某个物理量y与另外两个变量x1、x2的关系时，先固定一个变量x2不变，研究y与另一个变量x，之间的定量关系；然后再固定变量x1不变，研究y与x2之间的关系。

科学方法：控制变量法
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
1．实验中应先接通电源后释放小车。
2．在平衡摩擦力时不要悬挂任何物体。
3．改变沙和沙桶的质量过程中，要始终保证沙和沙桶的质量远小于小车质量，绳的拉力才近似等于沙和沙桶的重力。
4．作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。
七、注意事项
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
【练习1】（3）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图d，则
①图中的直线不过原点的原因是 。
②图中的力F理论上指___________，
而实验中却用___________表示。（选填字母符号）
A．砂和砂桶的重力??????B． 绳对小车的拉力
③此图中直线发生弯曲的原因是 。
课堂练习
平衡摩擦力时木板垫得太高
B
未满足砂和砂桶质量远小于小车的质量
A
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚
【练习2】如图所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，实验时改变钩码的质量，读出弹簧秤的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。根据实验原理图，本实验__________(选填“需要”或“不需要”)将带滑轮的气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力；实验中__________(填“一定要”或“不必要”)用天平测出所挂钩码的质量；滑块(含遮光条)的加速度__________(选填“大于”“等于”或“小于”)钩码的加速度。
【参考答案】不需要 不必要 大于
课堂练习
思路与方法
平衡摩擦力
处理数据
创新设计
测量的量
实验过程
探究方法：控制变量法
探究思路：(1)m不变，测a、F；(2)F不变，测a、m；
测质量——天平
测力——弹簧测力计
测加速度——打点计时器
课堂总结
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚

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