人教版（2019）高中物理必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量的关系ppt.pptx

4.2 探究加速度与力、质量的关系装满货物装满货物空车空车启动快启动快启动慢启动慢受力一定时，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。比赛用小汽车一般用小汽车启动快启动快启动慢启动慢质量一定时，受力越大，其加速度越大质量一定时，受力越大，其加速度越大物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的关系？m m 一定时，一定时，F F 大，大，a a大大 a a与与F F成正比成正比猜猜F F 一定时，一定时，m m 大，大，a a小小猜猜a a 与与m m成反比成反比加速度加速度与力和质量有关与力和质量有关定量关系定量关系一、实验一、实验探究探究a a与与F F和和 m m 的的关系关系1 1、研究目的、研究目的2 2、研究方法、研究方法（1 1）当）当m m一定时，研究一定时，研究a a与与F F的关系的关系（2 2）当）当F F一定时，研究一定时，研究a a与与m m的关系的关系定量分析定量分析a a、F F、m m 的的关系关系3 3、设计、设计和进行实验和进行实验实验探究实验探究实验探究实验探究加速度加速度加速度加速度加速度加速度 a a a a a a 与与与与与与合外力合外力合外力合外力合外力合外力 F F F F F F 的关系的关系的关系的关系的关系的关系保持保持保持保持保持保持小车的质量不变小车的质量不变小车的质量不变小车的质量不变小车的质量不变小车的质量不变，改变，改变，改变，改变，改变，改变小车所受的拉力小车所受的拉力小车所受的拉力小车所受的拉力小车所受的拉力小车所受的拉力F F F F F F，分析分析分析分析分析分析加速度加速度加速度加速度加速度加速度a a a a a a与与与与与与合合合合合合外力外力外力外力外力外力F F F F F F的的的的的的关系关系关系关系关系关系实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究实验过程实验过程实验过程实验过程实验过程实验过程（1 1 1 1 1 1）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量 M M M M M M 和和和和和和m m m m m m，并，并，并，并，并，并把数据记录把数据记录把数据记录把数据记录把数据记录把数据记录下来下来下来下来下来下来(要求：要求：要求：要求：要求：要求：M M M M M M m m m m m m)说明：说明：说明：说明：说明：说明：M M M M M M 为小车以及小车上的砝码的总质量为小车以及小车上的砝码的总质量为小车以及小车上的砝码的总质量为小车以及小车上的砝码的总质量为小车以及小车上的砝码的总质量为小车以及小车上的砝码的总质量 m m m m m m 为小盘以及小盘上的砝码的总质量为小盘以及小盘上的砝码的总质量为小盘以及小盘上的砝码的总质量为小盘以及小盘上的砝码的总质量为小盘以及小盘上的砝码的总质量为小盘以及小盘上的砝码的总质量注意注意:只有当小车的质量只有当小车的质量远大于远大于小盘和砝码的总质量时小盘和砝码的总质量时,小车所小车所受拉力受拉力F F才近似等于盘和砝码的总才近似等于盘和砝码的总重力。即重力。即M M M M m m m m时，时，时，时，F=mgF=mgF=mgF=mg实验探究实验探究实验探究实验探究实验过程实验过程实验过程实验过程实验过程实验过程（1 1 1 1 1 1）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量）用天平测出小车和小盘的质量 M M M M M M 和和和和和和m m m m m m，并，并，并，并，并，并把数据记录把数据记录把数据记录把数据记录把数据记录把数据记录下来下来下来下来下来下来(要求：要求：要求：要求：要求：要求：M M M M M M m m m m m m)（2 2 2 2 2 2）按实验装置图把实验器材安装好，但）按实验装置图把实验器材安装好，但）按实验装置图把实验器材安装好，但）按实验装置图把实验器材安装好，但）按实验装置图把实验器材安装好，但）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细不要把悬挂小盘的细不要把悬挂小盘的细不要把悬挂小盘的细不要把悬挂小盘的细不要把悬挂小盘的细绳系在小车上绳系在小车上绳系在小车上绳系在小车上绳系在小车上绳系在小车上（3 3 3 3 3 3）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力 将长将长木板不带定滑轮的木板不带定滑轮的一端垫高。轻推小车，使小车斜面一端垫高。轻推小车，使小车斜面上做匀速直线运动。上做匀速直线运动。（4 4 4 4 4 4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源接通电源接通电源接通电源接通电源接通电源再放开小车，再放开小车，再放开小车，再放开小车，再放开小车，再放开小车，取下纸带，并标注取下纸带，并标注取下纸带，并标注取下纸带，并标注取下纸带，并标注取下纸带，并标注牵引力。牵引力。牵引力。牵引力。牵引力。牵引力。（5 5 5 5 5 5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为m m m m m m1 1 1 11 1的的的的的的小物体，重复小物体，重复小物体，重复小物体，重复小物体，重复小物体，重复上述实验上述实验上述实验上述实验上述实验上述实验（6 6 6 6 6 6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究数据处理数据处理数据处理数据处理数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度速度速度速度速度速度 a a a a a ai i i i i i(i i i i i i=1=1=1=1=1=1、2 2 2 2 2 2、)，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中小车质量小车质量小车质量小车质量 MM=kg=kg次数次数牵引力牵引力牵引力牵引力 F/F/N N F F=(=(m+mm+mi i)g g加速度加速度加速度加速度 a/a/（mm/s/s2 2）1 1 2 2 3 3 4 4实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究数据处理数据处理数据处理数据处理数据分析数据分析数据分析数据分析数据分析数据分析用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度 a a a a a a，横坐标表示牵引力，横坐标表示牵引力，横坐标表示牵引力，横坐标表示牵引力，横坐标表示牵引力，横坐标表示牵引力F F F F F F，作作作作作作a a a a a a F F F F F F 图象图象图象图象图象图象次数次数次数次数牵引力牵引力牵引力牵引力F F/N/N加速度加速度加速度加速度a a1 12 23 34 45 50.200.200.200.200.200.200.300.300.300.300.300.300.400.400.400.400.400.400.500.500.500.500.500.500.600.600.600.600.600.600.300.300.300.300.300.300.100.100.100.100.100.100.150.150.150.150.150.150.210.210.210.210.210.210.260.260.260.260.260.26F F F F F F/N/N/N/N/N/Na a a a a a/ms/ms/ms/ms/ms/ms2 2 2 22 20 0 0 0 0 00.100.100.100.100.100.100.200.200.200.200.200.200.300.300.300.300.300.300.400.400.400.400.400.400.200.200.200.200.200.200.400.400.400.400.400.400.600.600.600.600.600.60a a a a F F F F 图象是一条过原点的倾斜直线图象是一条过原点的倾斜直线图象是一条过原点的倾斜直线图象是一条过原点的倾斜直线a a a a与与与与F F F F成正比成正比成正比成正比实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究加速度加速度加速度加速度加速度加速度 a a a a a a 与与与与与与物体的质量物体的质量物体的质量物体的质量物体的质量物体的质量 m m m m m m 的关系的关系的关系的关系的关系的关系保持小车所受合外力不变，改变小车的质量保持小车所受合外力不变，改变小车的质量保持小车所受合外力不变，改变小车的质量保持小车所受合外力不变，改变小车的质量保持小车所受合外力不变，改变小车的质量保持小车所受合外力不变，改变小车的质量 m m m m m m，分析加速，分析加速，分析加速，分析加速，分析加速，分析加速度度度度度度 a a a a a a 与质量与质量与质量与质量与质量与质量 m m m m m m 的的的的的的关系关系关系关系关系关系实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究实验探究实验过程实验过程实验过程实验过程实验过程实验过程（1 1 1 1 1 1）用天平测出小车质量）用天平测出小车质量）用天平测出小车质量）用天平测出小车质量）用天平测出小车质量）用天平测出小车质量 M M M M M M，并把数据记录下来，并把数据记录下来，并把数据记录下来，并把数据记录下来，并把数据记录下来，并把数据记录下来（2 2 2 2 2 2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要）按实验装置图把实验器材安装好，但不要）按实验装置图把实验器材安装好，但不要）按实验装置图把实验器材安装好，但不要）按实验装置图把实验器材安装好，但不要）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂把悬挂把悬挂把悬挂把悬挂把悬挂小盘的小盘的小盘的小盘的小盘的小盘的细绳系在小车上细绳系在小车上细绳系在小车上细绳系在小车上细绳系在小车上细绳系在小车上（3 3 3 3 3 3）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力）平衡摩擦力（4 4 4 4 4 4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源接通电源接通电源接通电源接通电源接通电源再放开小再放开小再放开小再放开小再放开小再放开小车，取下纸带，标注小车质量车，取下纸带，标注小车质量车，取下纸带，标注小车质量车，取下纸带，标注小车质量车，取下纸带，标注小车质量车，取下纸带，标注小车质量（5 5 5 5 5 5）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量为为为为为为m m m m m m1 1 1 11 1，重复上述，重复上述，重复上述，重复上述，重复上述，重复上述实验实验实验实验实验实验（6 6 6 6 6 6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材数据处理数据处理数据处理数据处理数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集数据采集 在在在在在在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度带的加速度带的加速度带的加速度带的加速度带的加速度 a a a a a ai i i i i i(i i i i i i=1=1=1=1=1=1、2 2 2 2 2 2、)，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中，并记录在表格中牵引力牵引力牵引力牵引力 F F =N =N次数次数小车质量小车质量小车质量小车质量mm =(=(M+mM+mi i)/K)/Kg g加速度加速度加速度加速度 a/a/mms s2 2 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5m/kga/ms-20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2当当拉拉力力不不变变时时次数次数m/kga/m s-2123450.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.290问题问题问题问题1 1 1 1a a a a m m m m 为曲线能否为曲线能否为曲线能否为曲线能否说明说明说明说明a a a a 与与与与m m m m 成反比？成反比？成反比？成反比？问题问题问题问题2 2 2 2如何进步研究？如何进步研究？如何进步研究？如何进步研究？数据处理数据处理数据处理数据处理m/kga/ms-20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2当当拉拉力力不不变变时时次数次数m/kga/m s-2123450.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.290数据处理数据处理数据处理数据处理1/m(kg-1)2.502.001.331.000.831/m(kg-1)a/ms-20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5a0m1实验结论实验结论实验结论实验结论实验结论实验结论3 3 3 3 3 3a a a a 图象图象图象图象是一条过原点的倾斜直线是一条过原点的倾斜直线是一条过原点的倾斜直线是一条过原点的倾斜直线1 1 1 1m m m m说明：在牵引力一定时，说明：在牵引力一定时，说明：在牵引力一定时，说明：在牵引力一定时，a a a a 与与与与m m m m 成反比成反比成反比成反比（三）实验结论（三）实验结论m m 一定时，一定时，a a F FF F一定时，一定时，a a 1/1/m mF F/N/Na a/ms/ms-2-20.150.150.300.300.450.450.600.600.750.750 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50.1 0.2 0.3 0.4 0.51/1/m m(kg(kg-1 1)a a/ms/ms-2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.52.5F Fa a0 0某同学根据测量数据画出某同学根据测量数据画出a-Fa-F图线，表明实验中的问题是图线，表明实验中的问题是:没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不彻底没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不彻底F Fa a0 0平衡摩擦力过度平衡摩擦力过度1/m(kg-1)a/ms-20不在满足小车质量远大于小盘及砝码质量不在满足小车质量远大于小盘及砝码质量