《加速度与力、质量的关系》牛顿运动定律PPT

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第一部分内容：【学科素养•明目标】

科学探究：1.学会用控制变量法研究物理规律.2.掌握利用图像处理数据的方法.3.探究加速度与力、质量的关系．

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加速度与力质量的关系PPT，第二部分内容：自主预习探新知

一、实验原理和方法

1．探究加速度a与力F及质量m的关系，采用的基本方法是_________．

(1)如图所示，保持小车的总质量不变，改变小桶内沙子的质量，从而改变细绳对小车的________，测出小车的加速度，研究小车的加速度与拉力的关系．

(2)保持小桶和沙子的总质量不变，即细绳对小车拉力F不变，在小车上增减砝码，改变小车的________，测出小车对应的加速度，研究小车的加速度与其质量的关系．

2．测量方法

(1)小车与其上砝码的总质量M——用天平测量．

(2)小车的加速度a——利用打点计时器打出的纸带，由Δs＝________来计算．

(3)小车所受的合外力F——用天平测量小桶和沙子的总质量，由G＝________来计算．

二、实验器材

带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、打点计时器、纸带、交流电源、天平、砝码、刻度尺．

三、实验步骤

1．用天平分别测出小车的质量和小桶的质量，把数据记录下来．

2．按如图所示安装器材．

3．平衡摩擦力：在木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄垫块，反复移动薄垫块的位置，直至不挂重物的小车在斜面上运动时可保持________状态．这时小车拖着纸带运动受到的________恰好与小车所受的重力________________平衡．

4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的沙子，把砝码和沙子的质量记录下来．把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先________，再________________，打点计时器在纸带上打下一系列的点，取下纸带，在纸上写上编号．

5．保持小车及车内砝码的________不变，改变沙子的________(要用天平称量)，按步骤4再做几次实验，将实验时记录的数据填入表格1中．

四、数据处理

1．探究加速度与力的关系：以a为纵坐标、F为横坐标，根据表格1中的各组数据在坐标系中描点．如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成_______，如图所示．

2．探究加速度与质量的关系：“a与M成反比”实际上就是“a与___成正比”．以　为纵坐标，___为横坐标建立坐标系，根据表格2中的数据描点．根据a­1M图像是一条不过原点的直线，就能判断a是不是与质量M成反比，如图所示．

3．实验结论

在误差允许的范围内：

(1)物体质量一定时，物体的加速度大小与作用在物体上的合外力成正比．

(2)物体受到的合外力一定时，物体的加速度大小与物体的质量成反比．

(3)综合(1)(2)结论，则有：

物体的加速度大小与作用在物体上的合外力_____，与物体的质量_____．

五、误差分析

1．系统误差

(1)误差分析：本实验中所挂重物的重力为G，小车受到细线的拉力为T.由于沙桶是在_____下降，所以_____.本实验中用G代替T，故存在系统误差．

(2)减小误差的方法：所挂重物的质量_____小车的总质量．

2．偶然误差

(1)误差分析：因读数不准和操作不当造成的误差．

①质量的测量误差．

②测量纸带上各点间的距离的误差．

③细线或纸带与木板不平行造成的误差．

④平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差，该误差使作出的图像在横轴(或纵轴)上产生截距．

(2)减小误差的方法

①用天平和刻度尺测量时按照规范操作的要求进行测量和读数．

②将纸带展开减小摩擦．

③平衡摩擦力时，用打点法验证．

六、注意事项

1．在本实验中，必须平衡摩擦力．平衡摩擦力时不要_____．平衡摩擦力后，在后面的实验中不管是改变小桶内沙子的质量还是改变小车的质量，都_____重新平衡摩擦力．

2．实验中，必须满足小车及小车上砝码的总质量_____所挂小桶和沙子的总质量．只有这样，小桶和沙子的总重力才可以视为与小车所受细线的拉力_____．

3．在每次实验时，从尽量靠近打点计时器的位置由静止释放小车，并且先_____后_____，在小车到达定滑轮位置时_____小车．

4．利用纸带计算加速度时，应该求每条纸带上加速度的_____．

5．作图像时，要使尽可能多的点落在所作的直线上，不在_____的点应尽可能_____在所作直线的两侧．偏离直线较远的点可舍去不予考虑．

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加速度与力质量的关系PPT，第三部分内容：合作探究攻重难

【例1】用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：

A．用天平称出小车和重物的质量；

B．按图装好实验器材；

C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂重物；

D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；

E．保持重物的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验；

F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；

G．作a­M关系图像，并由图像确定a­M关系．

(1)该同学漏掉的重要实验步骤是 ________，该步骤应排在 ________步实验之后．

(2)在上述步骤中，有错误的是____________，应把____________________改为____________________．

(3)在上述步骤中，处理不恰当的是____________，应把____________________改为____________________．

[解析]　(1)实验中认为重物的重力与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力．

(2)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6 V交流电压的学生电源上．

(3)作a­M关系图像，得到的是曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改为a­1M关系图像．

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加速度与力质量的关系PPT，第四部分内容：课时演练提素养

1．(多选)用如图所示的装置探究加速度a与力F、质量m的关系，下列说法中正确的是(　　)

A．连接重物和小车的轻绳应和长木板保持平行

B．将电火花计时器接在6 V的交流电源上，先接通电源，后放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量

C．在探究a与质量m的关系时，作出a­1m图像能更直观地判断二者间的关系

D．轻绳对小车的拉力一定等于重物的重力

2．(多选)如图所示是某同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是(　　)

A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大

B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小

C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大

D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小

3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置．

(1)本实验应用的实验方法是________．

A．控制变量法

B．假设法

C．理想实验法

(2)(多选)下列说法中正确的是________．

A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小

B．在探究加速度与力的关系时，应改变小车的质量

C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观地判断出二者间的关系，应作出a­1m图像

D．当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似地认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小

[解析]　(1)本实验探究a与F、m的关系，为了探究问题的方便，应选择控制变量法．

(2)在探究a与m的关系时，应保持拉力F一定，改变m，故A错；在探究a与F的关系时，应保持质量m一定，改变F，故B错；在探究a与m的关系时，a­m图像为曲线，不便于判断二者关系，a­1m图像为直线，便于判断二者关系，故C对；只有小车质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，细线的拉力大小才近似等于砝码盘和砝码的总重力大小，故D对．

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