加速度与力质量关系的精.ppt
加速度与力质量关系的第1页，本讲稿共42页由牛一定律可知：由牛一定律可知：物体不受外力物体不受外力所受合外力为零所受合外力为零物体处于静止或匀速直线运动物体处于静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。状态，即运动状态不变。那么设想：如果物体所受合外力那么设想：如果物体所受合外力不为零不为零，则物体运，则物体运动会怎样？动会怎样？温故知新温故知新:物体物体不受力不受力时时的运动情况的运动情况第2页，本讲稿共42页点球第3页，本讲稿共42页守门员扑球第4页，本讲稿共42页我们身边的运动状态变化我们身边的运动状态变化:1.1.对同一辆车，启动时从不同档启动快慢为什么不对同一辆车，启动时从不同档启动快慢为什么不一样？一样？2.2.列车正常行驶比小汽车要快，但启动过程为什么列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？比小汽车慢得多呢？3.3.在书本上撒一些碎纸片，先轻轻吹，再用力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？吹，观察到什么现象？4.4.在书本上撒一些碎纸片和一些小石子，用力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？吹，观察到什么现象？第5页，本讲稿共42页思考：思考：物体加速度物体加速度a和哪些因素有关？和哪些因素有关？第6页，本讲稿共42页第二节第二节第7页，本讲稿共42页1、物体受到的合外力不为零是物体产生、物体受到的合外力不为零是物体产生 加速度的原因，即力是物体产生加加速度的原因，即力是物体产生加 速度的原因速度的原因。回忆分析回忆分析2、质量也将决定物体加速度的大小。、质量也将决定物体加速度的大小。第8页，本讲稿共42页加速度大小与物体受力大小有关加速度大小与物体受力大小有关加速度还与物体质量有关加速度还与物体质量有关质量一定时，受力越大，其加速度越大质量一定时，受力越大，其加速度越大受力一定时，质量越小，其加速度越大。受力一定时，质量越小，其加速度越大。这里的力指物体所受合力这里的力指物体所受合力第9页，本讲稿共42页明确几个问题明确几个问题:1.实验要说明什么问题实验要说明什么问题?3.如何由实验得出结论如何由实验得出结论?2.怎么设计这个实验怎么设计这个实验?a与与F关系关系?a与与m关系关系?1.测量哪些量测量哪些量?2.怎么测量怎么测量?数据处理数据处理控制一个量控制一个量不变不变 a、F、m m：a:F:天平天平打点计时器打点计时器物体所受的物体所受的合力合力第10页，本讲稿共42页研究方法：研究方法：控制变量法控制变量法保持物体的质量不变，测量物体在不同保持物体的质量不变，测量物体在不同作用下的加速度，分析加速度与合外力作用下的加速度，分析加速度与合外力的关系。的关系。保持物体所受力合外力相同，测量不同保持物体所受力合外力相同，测量不同质量的物体在该力下的加速度，分析加质量的物体在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。速度与质量的关系。第11页，本讲稿共42页制定实验方案、设计实验制定实验方案、设计实验 小车、打点计时器、纸带、小车、打点计时器、纸带、学生电源、一端带滑轮的长木板、细学生电源、一端带滑轮的长木板、细线、刻度尺、天平、钩码线、刻度尺、天平、钩码2.物体的质量用测量物体的质量用测量天平天平1.怎样测量物体的加速度？怎样测量物体的加速度？实验器材：实验器材：第12页，本讲稿共42页实验实验装置装置图图3.怎样给小车提供一个恒定的合力？怎样给小车提供一个恒定的合力？第13页，本讲稿共42页例：例：平衡摩擦力平衡摩擦力将长木板不带滑轮一端适当垫高，使将长木板不带滑轮一端适当垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。平衡。怎样就算平衡好摩擦力了？怎样就算平衡好摩擦力了？第14页，本讲稿共42页4.如何测定小车受到的合力？如何测定小车受到的合力？5.绳子拉力大小绳子拉力大小?钩码的重力。钩码的重力。小于小于6.什么情况下，绳子拉力近似等于什么情况下，绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力？钩码重力即小车所受的合力？理论计算发现：当钩码质量比小车质量理论计算发现：当钩码质量比小车质量小很多时（小很多时（），绳子拉力近似等），绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力于钩码重力即小车所受的合力第15页，本讲稿共42页测加速度法测加速度法方案一：方案一：第16页，本讲稿共42页实验实验装置装置图图方案一：方案一：第17页，本讲稿共42页实验探究实验探究1.探究加速度与合力的关系探究加速度与合力的关系实验基本思路：保持小车的质量不变，测量实验基本思路：保持小车的质量不变，测量小车在不同作用力下的加速度，分析加速度小车在不同作用力下的加速度，分析加速度与合力的关系。与合力的关系。做实验做实验 、得数据、填表格一、得数据、填表格一、作图象、进行分析、形成结论作图象、进行分析、形成结论怎样改变合力？怎样改变合力？第18页，本讲稿共42页F F/N Na/ma/ms s-2-20.150.150.300.300.450.450.600.600.750.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50 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-2123450.100.10 0.1460.200.20 0.3020.300.30 0.4280.40 0.40 0.5920.50 0.50 0.751如何更如何更如何更如何更直直直直观地观地观地观地处理处理处理处理数据？数据？数据？数据？第19页，本讲稿共42页2.探究加速度与质量的关系探究加速度与质量的关系实验基本思路：保持小车所受合力相同，测量不实验基本思路：保持小车所受合力相同，测量不同质量的小车在该力下的加速度，分析加速度与同质量的小车在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。质量的关系。做实验做实验 、得数据、填表格二、作、得数据、填表格二、作图象、交流分析、形成结论图象、交流分析、形成结论怎样改变小车的质量？怎样改变小车的质量？第20页，本讲稿共42页m m/kgkga/ma/ms s-2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 当拉力不变时次数m/kga/m s-212345/kg-12.502.001.331.000.83m m1 10.400 0.400 0.8610.500 0.500 0.6920.750 0.750 0.4701.000 1.000 0.3521.200 1.200 0.290a/ma/ms s-2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5/kg/kg-1-1m m1 1第21页，本讲稿共42页【实验步骤实验步骤】1.1.用天平测出小车的质量用天平测出小车的质量M,M,小小盘和砝码的总质量盘和砝码的总质量m,m,把数值记录把数值记录下来下来.2.2.按如图所示把实验器材安装好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只是不把悬挂小盘的细绳系在车上车上,即不给小车施加牵引力即不给小车施加牵引力.第22页，本讲稿共42页3.3.平衡摩擦力平衡摩擦力:在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板板.反复移动木板的位置反复移动木板的位置,直至小车在斜面上运动时可以保直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态持匀速直线运动状态.这时这时,小车拖着纸带运动时受到的摩小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡.第23页，本讲稿共42页4.把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘,先接通电源再先接通电源再放开小车放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列的点打点计时器在纸带上打下一系列的点,打完点打完点后切断电源后切断电源,取下纸带取下纸带,在纸带上标上纸带号码。在纸带上标上纸带号码。第24页，本讲稿共42页5.5.保持小车和砝码的质量不变保持小车和砝码的质量不变,在小盘里放入适量的砝在小盘里放入适量的砝码码,把小盘和砝码的总质量把小盘和砝码的总质量mm记录下来记录下来,重复步骤重复步骤4.4.在在小盘内再放入适量砝码小盘内再放入适量砝码,记录下小盘和砝码的总质量记录下小盘和砝码的总质量m,m,再重复步骤再重复步骤4.4.6.6.多重复步骤多重复步骤5,5,得到多条纸带得到多条纸带.7.7.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,标明计数点标明计数点,测量计数点间的距离测量计数点间的距离,算出每条纸带上的加速度的值算出每条纸带上的加速度的值.第25页，本讲稿共42页8.8.用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a,a,横坐标表示作用力横坐标表示作用力F,F,作用力的大作用力的大小小F F等于小盘和砝码的总重力等于小盘和砝码的总重力,根据实验结果在坐标平面上根据实验结果在坐标平面上画出相应的点画出相应的点,如果这些点是在一条过原点的直线上如果这些点是在一条过原点的直线上,便便证明了加速度与作用力成正比证明了加速度与作用力成正比.9.9.保持小盘和砝码的质量不变保持小盘和砝码的质量不变,在小车上加砝码在小车上加砝码,重复上面重复上面的实验的实验,用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a,a,横坐标表示小车和砝码总质横坐标表示小车和砝码总质量的倒数量的倒数,根据实验结果在坐标平面上画出相应的点根据实验结果在坐标平面上画出相应的点.如果如果这些点是在一条过原点的直线上这些点是在一条过原点的直线上,就证明了加速度与质量成就证明了加速度与质量成反比反比.第26页，本讲稿共42页【注意事项】【注意事项】1.1.一一定定要要做做好好平平衡衡摩摩擦擦力力的的工工作作,也也就就是是调调出出一一个个合合适适的的斜斜面面,使使小小车车的的重重力力沿沿着着斜斜面面方方向向的的分分力力正正好好平平衡衡小小车车受受到到的的摩摩擦擦阻阻力力.在在平平衡衡摩摩擦擦力力时时,不不要要把把悬悬挂挂小小盘盘的的细细线线系系在在小小车车上上,即即不不要要给给小小车车加加任任何何牵牵引引力力,并并要要让让小小车车拖拖着着打打点的纸带运动点的纸带运动.2.2.实实验验步步骤骤2 2、3 3不不需需要要重重复复,即即整整个个实实验验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后,不不管管以以后后是是改改变变小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量还还是是改改变变小小车车和和砝砝码码的的总总质量质量,都不需要重新平衡摩擦力都不需要重新平衡摩擦力.第27页，本讲稿共42页3.3.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出小盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此只有如此,小盘和砝码的小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力总重力才可视为小车受到的拉力.4.4.改变拉力和小车质量后改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时每次开始时小车应尽量靠近打点计时器器,并应先接通电源并应先接通电源,再放开小车再放开小车,且应在小车到达滑轮前且应在小车到达滑轮前按住小车按住小车.5.5.作图象时作图象时,要使尽可能多的点分布在所作直线上要使尽可能多的点分布在所作直线上,直线外直线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.6.6.作图时两轴标度比例要选择适当作图时两轴标度比例要选择适当,各量须采用国际单位各量须采用国际单位.这这样作图线时样作图线时,坐标点间距不至于过密坐标点间距不至于过密,误差会小些误差会小些.第28页，本讲稿共42页方案二：方案二：比较法比较法第29页，本讲稿共42页方案二方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、粗：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。实验器材，研究小车的运动。注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。的总重力。1.1.怎样提供和测量物体所受的拉力怎样提供和测量物体所受的拉力F F？2.2.怎样测量（或比较）物体的加速度？怎样测量（或比较）物体的加速度？第30页，本讲稿共42页1、控制、控制m相同，探讨相同，探讨加速度加速度a与与F的关系的关系实验方案原理：实验方案原理：如图所示如图所示x1x2F1F2F1,F2，在相同在相同的时间内的时间内:x1=a1t2x2=a2t2a1/a2=x1/x2测量出测量出x1、x2 2、控制、控制F相同，探讨相同，探讨加速度加速度a与与m的关系的关系第31页，本讲稿共42页第32页，本讲稿共42页保持物体的保持物体的质量不变质量不变，测量物体在不同的力作，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系用下的加速度，分析加速度与力的关系小车质量M=g,小车上砝码质量m=g,小盘质量M=g次数小车1小车212345位移位移x x1 1/cm/cm位移位移x x2 2/cm/cm(M(M+m+m2 2)（g g）(表示表示F F2 2大小大小)盘中砝码盘中砝码m m2 2（g g）300 0 10 300 0 10 50502020303040406060盘中砝码盘中砝码m m1 1（g g）(M(M+m+m1 1)（g g）(表示表示F F1 1大大小小)7070第33页，本讲稿共42页F F2 2/F F1 1x x2 2/x/x1 10 0次次数数1234x x2 2x x1 1F F2 2F F1 1a a1 1a a2 2第34页，本讲稿共42页小车质量M=g,小盘质量M=g,盘中砝码质量m=g次数小车1小车212345(M+m(M+m1 1)(M+m(M+m2 2)保持物体所受的保持物体所受的力相同力相同，测量不同质量的物体，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系的关系300 300 6 506 50车上砝车上砝码码m m1 1（g g）位移位移x x1 1/cm/cm1001005050150150200200250250车上砝码车上砝码 m m2 2（g g）位移位移x x2 2/cm/cm小车小车1 1质量质量M M1 1小车小车2 2质量质量M M2 2300300第35页，本讲稿共42页x x2 2/x/x1 10 0次次数数1234MM2 2/MM1 1x x2 2x x1 1MM2 2MM1 1MM1 1/MM2 2MM1 1MM2 2a a1 1a a2 2第36页，本讲稿共42页 小结小结探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系1.研究方法：研究方法：2.数据处理方法：数据处理方法：3.结论：结论：控制变量法控制变量法图象法图象法a F a 1/m第37页，本讲稿共42页1整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小车所受动力(小车重力沿斜面方向的分力)与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力)大小相等平衡摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点的间隔是均匀的，则表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木板的位置实验注意事项实验注意事项第38页，本讲稿共42页2平衡摩擦力后，每次实验时必须满足在小车上所加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进行只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等第39页，本讲稿共42页3改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离定滑轮的一端)，并应先接通电源，再放开小车，且在小车到达定滑轮前应按住小车4各纸带的加速度a，都应是该纸带的平均加速度5作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧第40页，本讲稿共42页1小车质量m应比重物的质量m大得多，其原理将在后面的牛顿运动定律的应用中专门讨论二者差距越小，图象线性越差2夹口的密合性能差是造成误差的原因之一由于小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；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的原因3小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移偏小，产生误差误差分析误差分析第41页，本讲稿共42页1.1.在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是衡摩擦力的说法中正确的是()()A.“A.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本质就是让小车受到的摩擦力为零的本质就是让小车受到的摩擦力为零B.“B.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面的本质就是使小车所受的重力沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C.“C.“平衡摩擦力平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力所挂砝码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力D.“D.“平衡摩擦力平衡摩擦力”是否成功，可根据小车拖动的由打点是否成功，可根据小车拖动的由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀来确定计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀来确定BCDBCD第42页，本讲稿共42页
