第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

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牛顿运动定律,第二节 试验：探究加速度与,力、质量关系,1/35,利用视频,动漫定性试验,，说明用一样大小力推不一样质量荡秋千人，摆动幅度不一样；用不一样力推同一人，摆动幅度也不一样，说明加速度与力、质量都相关系。那么，加速度与力、质量有什么关系呢？本节课我们经过试验来探究加速度与力、质量关系。导入新课。,关于试验基本思绪，学生在初中已很清楚，本节课设计了让学生结合本身生活经验和一些常识，对加速度与力、质量之间定量关系进行合理猜测。这与试验数据处理直接相关。设计合理试验方案，控制变量方法应用，试验数据处理是本章重点，课件设计时重点进行了考查，怎样测量（或比较）物体加速度，怎样提供和测量物体所受合外力是本节学生了解难点。经过讲解和习题训练，加深学生了解。最终，再设计,4,个课堂检测题，来检测学生掌握情况，发觉存在问题。,2/35,1.,了解探究加速度与力、质量关系合理性和必要性。,2.,了解试验思绪合理性，以及用图像处理试验数据有效性。,3.,体验怎样平衡摩擦阻力、减小试验系统误差操作方法。,4.,体会整个探究过程科学严谨和合理性。,学习重点：,1.,控制变量法使用。,2.,怎样提出试验方案并使试验方案合理可行。,3.,试验数据分析与处理。,学习难点：,1.,怎样提出试验方案并使试验方案合理可行。,2.,试验数据分析与处理。,3/35,1,.,播放素材,视频,动漫定性试验,内容。,2,.,用,一样大小力推不一样质量荡秋千人，摆动幅度不一样；用不一样大小力推同一荡秋千人，摆动幅度不一样。那么，力、质量、加速度三者有什么关系呢？本节课我们就经过试验来研究加速度与力、质量关系。,?,G,F,N,F,f,一,、,测,加速度法,（,一,）试验装置,10/35,1.,合,外力在什么时候等于线拉力？,2.,线,拉力在什么时候等于钩码重力？,平衡摩擦力,：将,长木板平放在试验桌上，在长木板不带定滑轮一端下面垫上一块薄木板，重复移动薄木板位置，直至小车在斜面上运动时以保持匀速运动状态，这时,小车受到,摩擦力,(,包含小车所受摩擦力和打点计时器对小车之后所拖纸带摩擦力,),恰好,与小车所受重力在斜面方向上分,力平衡。,理论计算表明：在钩码质量远小于小车质量时，线拉力近似等于钩码重力。,11/35,（二）试验步骤,1,.,用,天平测出小车质量。,2,.,安装,好试验装置，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。,12/35,F,/,N,a,/ms,-2,0.15,0.30,0.45,0.60,0.75,0,0.1 0.2 0.3,0.4,0.5,当小车质量不变时,次数,F,/N,a,/m s,-2,1,2,3,4,5,0.10,0.146,0.20,0,.302,0.30,0,.,428,0.40,0,.592,0.50,0,.751,1.,探究,加速度与协力关系,怎样,更直观地处理数据,？,13/35,m,/,kg,a/ms,-2,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,0,0.2 0.4,0.6,0.8 1.0 1.2,当拉力不变时,次数,m/kg,a/m s,-2,1,2,3,4,5,1/,m,(kg,-1,),2.50,2.00,1.33,1.00,0.83,0.400,0.861,0.500,0.692,0.750,0.470,1.000,0.352,1.200,0.290,2.,探究,加速度与质量关系,1/,m,(kg,-1,),a/ms,-2,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,0,0.5 1.0 1.5 2.0 2.5,14/35,（,三）,试验结论,m,一定,时，,a,F,F,一定时，,a,1/,m,F,/,N,a,/ms,-2,0.15,0.30,0.45,0.60,0.75,0,0.1 0.2 0.3,0.4,0.5,1/,m,(kg,-1,),a,/ms,-2,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,0,0.5 1.0 1.5 2.0 2.5,15/35,不变,保持力,方案,二：,设计对比试验,设计方案,保持小车,质量不变,16/35,（一）试验,方案原理,x,1,x,2,F,1,F,2,在,相同时间,内，两小车移动距离分别为,:,a,1,/,a,2,=,x,1,/,x,2,测量,出,x,1,、,x,2,1.,控制,m,不变,，,探究,a,与,F,关系。,2.,同理,，,控制,F,相同,，,探究,a,与,m,关系。,17/35,保持,物体,质量不变,，测量物体在不一样力作用下加速度，分析加速度与力关系,小车质量,M,=,g,，车上砝码质量,m,=,g,，小盘质量,M,=,g,次数,小车,1,小车,2,1,2,3,4,5,位移,x,1,/cm,位移,x,2,/cm,(,M,+,m,2,),(,表示,F,2,大小,),盘中砝码,m,2,300,0 10,50,20,30,40,60,盘中砝码,m,1,(,M,+,m,1,),(,表示,F,1,大小,),70,18/35,F,2,/,F,1,x,2,/,x,1,O,次数,1,2,3,4,x,2,x,1,F,2,F,1,结论：,m,一定,时，,a,F,a,F,a,1,a,2,19/35,为何,x,2,/,x,1,能够,表示,小车,2,加速度,a,?,为何,F,2,/,F,1,能够,表示,小车,2,所受拉力,F,?,20/35,保持,物体所受,力相同,，测量不一样质量物体在该力作用下加速度，分析加速度与质量关系,小车质量,M,=,g,，小盘质量,m,=,g,，盘中砝码质量,M,=,g,次数,小车,1,小车,2,1,2,3,4,5,位移,x,1,/cm,位移,x,2,/cm,M,+,m,2,车上砝码,m,2,300,6 50,100,5,0,150,200,250,车上砝码,m,1,M,+,m,1,300,小车,1,质量,M,1,小车,2,质量,M,2,21/35,x,2,/,x,1,O,次数,1,2,3,4,M,2,/,M,1,x,2,x,1,M,2,M,1,M,1,/,M,2,M,1,M,2,a,1,a,2,x,2,/,x,1,O,m,1,a,结论：,F,一定,时，,a,1/,m,22/35,为何,x,2,/,x,1,能够,表示,小车,2,加速度,a,?,为何,M,2,/,M,1,能够,表示小车,2,质量,m,?,为何,M,1,/,M,2,又,表示,小车,2,1/,m,?,23/35,（二）误差分析,1,小车,质量,m,应,比重物质量,m,大得多，其原理将在后面牛顿运动定律应用中专门,讨论。二者,差距越小，图象线性越,差。,2,夹口密合,性能，是,造成误差原因,之一。因为,小车质量和速度较大，夹子不易夹住小车后拖线；有些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车仍向前运动，这些都是造成位移误差,原因,。,3,小车运动停顿时不能与定滑轮,相碰。假如,小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰小车位移偏小，产生,误差,。,24/35,用,天平称出小车和小桶及内部所装,砂子,质量,B.,按,图装好试验器材,C.,把,轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶,D.,将,电磁打点计时器接,在,6,V,电压蓄电池上，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,小桶及其中砂子质量不变，增加小车上砝码个数，并统计每次增加后,M,值,，重复上述试验,F.,分析,每条纸带，测量并计算出加速度值,G.,作,a,M,关系图象，并由图象,确定,a,M,关系,试验步骤考查,例,1,.,在用如图所表示,装置,研究作用力,F,一定,时，小车,加速度,a,与小车,质量,M,关系时，,某位同学设计试验步骤以下：,25/35,(1,),该,同学遗漏主要试验步骤,是,，,该步骤应排,在,步,试验,之后。,(2,),在,上述步骤中，有错误,是,，,应,把,改为,。,(3,),在,上述步骤中，处理不恰当,是,，,应,把,改为,。,平衡摩擦力,B,D,6,V,蓄电池,6 V,以下交流电压学生电源,G,a,1/,M,a,M,26/35,例,2.,某,试验小组,同学在,“,探究,加速度与物体质量以及,外力关系”,试验中，当物体质量一定时，分别依据试验数据画出了不一样试验图象，,如图,所,示。则以下,说法中正确,是,(,),数据处理考查,A.,形成,图甲原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大,B.,形成,图乙原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小,C.,形成,图丙原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大,D.,形成,图丁原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小,AD,27/35,试验数据处理,例,3,.,在,“探究加速度与力、质量关系”试验中，试验装置如,图所表示。,(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,质量,m,分别,选取以下几组,数值。应该,用哪组效果会,好,(,),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,B,28/35,(2,),有,两位同学经过测量,作出,a,F,图象，如图甲,、,乙,所,示。试,分析：,A,图线,不经过坐标原点原因是,_,；,A,图线,上部弯曲原因是,_,；,B,图线,在纵轴上有截距原因是,_,。,没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够,未满足沙和沙桶,质量,m,远,小于小车,质量,M,平衡,摩擦力过分,29/35,探究加速度与力、质量关系,1,.,研究,方法：,2,.,数据处理,方法：,3,.,结论,：,控制变量法,图象法,a,F,a,1/,m a,F,/,m,30/35,1,关于“探究加速度与力、质量关系”试验，以下说法中符合实际是,(,),A.,经过,同时改变小车,质量及,受到,拉力,研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间关系,B.,经过,保持小车质量不变，只改变小车拉力研究，就能够归纳出加速度、力、质量三者之间关系,C.,经过,保持小车受力不变，只改变小车质量研究，就能够得出加速度、力、质量三者之间关系,D.,先,不改变小车质量，研究加速度与力关系；再不改变受力，研究加速度与质量关系，最终归纳出加速度、力、质量三者之间关系,D,31/35,2.,在,做“探究加速度与力、质量关系”试验时，某学生将试验装置如图所表示安装，准备接通电源后开始做试验，但他装置图中有两个显著错误，请你指出来：,（,1,）,（,2,）,没有平衡摩擦力,打点计时器应使用低压交流电源,32/35,(1),依据,表中数据,在,如,图所,示,坐标,中,作出,a,F,图象；,3,某同学在“探究加速度与力、质量关系”试验中，测得小车,加速度,a,和拉力,F,数据以下表所表示,：,F,/N,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,a,/(m,s,2,),0.11,0.19,0.29,0.40,0.51,(2),图象斜率物理,意义是,_,_,；,(3),图象,(,或延长线,),与,F,轴,截距,物,理,意义是,_,；,(4),小车和砝码总质量为,_,kg,。,小车和砝码总质量倒数,小车受到阻力,1,33/35,4.,如图,所表示，两个高,1.2 m,左右,支架上，放着两条平行光滑铝合金导轨，且已调成水平状态，在光滑导轨上放着两辆质量相等、性能一样小车，,1,号,车放在左边，系有一根经过木板右端小定滑轮细线，绳端有一小桶，桶中可放,砝码。,2,号,车在右端，系有一根经过木板左端小定滑轮细线，绳端有一相同小桶，两辆车一开始被左、右两端电磁铁吸住，电磁铁串联后接,在,6 V,学生电源,上,(,闭合,),，断开电源，电磁铁同时失去磁性，小车在拉力作用下从两端向中间运动，在某位置相碰，记下相碰位置，能够经过木板上刻度知道两车经过,位移。依据,位移,公式,x,at,2,/2,，,因为两车运动,时间,t,相等,，所以比较两车,位移,x,就,可比较两车,加速度,a,，试作,比较,。,34/35,解析：,因为两车质量相同，所放砝码,个数,(,即,小车所受,拉力,),不一样,，设放开后经,时间,t,两,车,在,P,点,相遇，以下列图所表示，设两车位移分别,为,x,1,、,x,2,则,：,答案：,a,1,/,a,2,=,x,1,/,x,2,35/35,