4.2实验：探究加速度与力、质量的关系.ppt

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1、牛一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态牛一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。变这种状态。牛一定律，又称惯性定律；物体保持原来匀牛一定律，又称惯性定律；物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，称为惯速直线运动状态或静止状态的性质，称为惯性；物体的惯性只和质量有关，质量越大，性；物体的惯性只和质量有关，质量越大，惯性越大。惯性越大。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

2、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？物体物体不受力不受力时时的运动情况的运动情况点球守门员扑球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对同一辆车，启动时从不同档启动快慢为什么不一样？什么不一样？2.2.列车列车正常行驶比小汽车要快，但启动过程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？为什么比小汽车慢得多呢？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？力吹，观察到什么现象？4.4.在书本上撒一些

3、碎纸片和一些小石子，用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？力吹，观察到什么现象？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？第二节第二节1、力是物体产生加速度的原因、力是物体产生加速度的原因。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。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

4、力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，测量物体在不同合外力作用下的加速度，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。合外力的关系。保持物体所受力合外力相同，测量不同保

5、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。制定实验方案制定实验方案 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、小盘线、刻度尺、天平、钩码、小盘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：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？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

6、轮一端适当垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。力平衡。怎样就算平衡好摩擦力了？怎样就算平衡好摩擦力了？4.绳子拉力大小钩码的重力。绳子拉力大小钩码的重力。小于小于5.什么情况下，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实验实验装置装置图图实验探究实验探究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

7、的质量不变，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，分测量小车在不同作用力下的加速度，分析加速度与合力的关系。析加速度与合力的关系。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？F F/N Na/a/m ms s -2-20.150.150.300.300.450.450.600.600.750.75 0 0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.50.5当小车质量不变时次数F/N a/m s-2123450.100.10 0.1460.200.20 0

8、.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观地直观地直观地直观地处理数处理数处理数处理数据？据？据？据？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、得数据、填表格二、作图象、交流分析、形成结论作图象、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？m m/kgkga/a/m ms

9、 s -2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.0 0 0 0.2 0.2 0.4 0.4 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 1.0 1.21.2 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 0.3521.2001.200 0.290a/a/m ms s -2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.0 0 0 0.5 0.5 1.0 1.0 1.5 1.

10、5 2.0 2.0 2.5 2.5/kg/kg-1-1m m1 1【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 M0 0，小盘和砝码的总质量小盘和砝码的总质量m m0 0，把数，把数值记录下来。值记录下来。2.2.按如图所示把实验器材安装按如图所示把实验器材安装好好(小车上不系绳小车上不系绳)。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在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板一块木板.反复移动木板的位置反复移动木板的位置,直至小车在斜面上直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。（纸带上点迹运动时可以保持匀速直线运动状态。（纸带上点迹均匀）均匀）

11、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,先接通电先接通电源再放开小车源再放开小车,打完点后切断电源打完点后切断电源,取下纸带取下纸带,在纸在纸带上标上纸带号码带上标上纸带号码及此时小盘和钩码的重力及此时小盘和钩码的重力m0g5.5.保持小车的质量不变保持小车的质量不变,改变小盘里钩码数量改变小盘里钩码数量,重重复步骤复步骤4 4。多做几次实验，记录相应纸带及对应的。多做几次实验，记录相应纸带及对应的小盘和钩码的总重力小盘和钩码的总重力m m1 1g g，m m2 2g g，m m3 3g g，6.6.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

12、较理想的部分,算算出每条纸带上的加速度出每条纸带上的加速度a a的值的值.7 7.用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a,a,横坐标表示合力横坐标表示合力F F（作用力（作用力的大小的大小F F等于小盘和钩码的总重力）等于小盘和钩码的总重力）,根据实验结果在根据实验结果在坐标平面上画出相应的点坐标平面上画出相应的点,如果这些点是在一条过原如果这些点是在一条过原点的直线上点的直线上,便证明了加速度与作用力成正比便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,重复重复上面的实验上面的实验,用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a,

13、a,横坐标表示小车横坐标表示小车和砝码总质量的倒数和砝码总质量的倒数,根据实验结果在坐标平面上画根据实验结果在坐标平面上画出相应的点出相应的点.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,就就证明了加速度与质量成反比证明了加速度与质量成反比.【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

14、,即即不不要要给给小小车车加加任任何何牵牵引引力力,并要让小车拖着打点的纸带运动并要让小车拖着打点的纸带运动.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车和砝码的总质量小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力都不需要重新平衡摩擦力.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大于小盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此只有如此,小盘小盘和砝码的总重力才可视

15、为小车受到的拉力和砝码的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每次开始时小车应尽量靠近打点计时器打点计时器,并应先接通电源并应先接通电源,再放开小车再放开小车,且应在小车且应在小车到达滑轮前按住小车到达滑轮前按住小车.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,直线直线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧外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,各量须采用国际单各量须采用国际单位位.这样作图线时这样作图线时,坐标点间距不

16、至于过密坐标点间距不至于过密,误差会小些误差会小些.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/m1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，

17、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

18、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