加速度与质量和力的关系讲稿.ppt
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1、关于加速度与质量和力的关系第一页,讲稿共八十二页哦学习目标学习目标:1、学会通过实验探究物体加速度与、学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系力、质量的关系2、在实验中掌握打点计时器的用法、在实验中掌握打点计时器的用法3、对自己的实验结果进行归纳分析、对自己的实验结果进行归纳分析第二页,讲稿共八十二页哦什么叫物体运动状态的改变?物体运动状态改变的原因是什么?什么叫物体运动状态的改变?物体运动状态改变的原因是什么?物体运动状态的改变即速度的改变即产生加速度物体运动状态的改变即速度的改变即产生加速度由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因由此可
2、知加速度与外力有关,那加速度还与什么有关呢?如由此可知加速度与外力有关,那加速度还与什么有关呢?如图,当我们用同样的外力推空车和推满载的车时有什么区别?图,当我们用同样的外力推空车和推满载的车时有什么区别?空车更容易被推动空车更容易被推动由此可猜想加速度还与质量有关由此可猜想加速度还与质量有关那这些猜想是否正确?如果正确,那这些猜想是否正确?如果正确,究竟加速度与质量以及外力又究竟加速度与质量以及外力又有什么具体关系呢?有什么具体关系呢?新课导入新课导入第三页,讲稿共八十二页哦控制变量法控制变量法实验探究实验探究:加速度与力、质量的关系加速度与力、质量的关系“a”与与“F”、“m”二个物理量均
3、有关系,应该从何处入手呢?二个物理量均有关系,应该从何处入手呢?所以本次的探究思路自然而然地确定为两个方面:所以本次的探究思路自然而然地确定为两个方面:一是保证质量不变,探究加速度与外力的关系时;一是保证质量不变,探究加速度与外力的关系时;二是保证外力一定,探究加速度与质量的关系时。二是保证外力一定,探究加速度与质量的关系时。最后综合得出加速度与质量及外力的关系。最后综合得出加速度与质量及外力的关系。在初中阶段我们研究在初中阶段我们研究“欧姆定律欧姆定律”、“导体电阻的影响因素导体电阻的影响因素”时都接触到一种时都接触到一种方法是?方法是?研究方法研究方法第四页,讲稿共八十二页哦探究实验探究实
4、验一、实验器材:一、实验器材:小车、打点计时器、纸带、一端带滑小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平刻度尺、天平1、小车质量的测量用、小车质量的测量用。天平天平2、打点计时器的用途是:、打点计时器的用途是:打出纸带,打出纸带,测量计算小车的加速度。测量计算小车的加速度。第五页,讲稿共八十二页哦3、如何才能给小车提供一个恒定的、如何才能给小车提供一个恒定的合外力?合外力?4、如何来测量小车所受的合外力?、如何来测量小车所受的合外力?第六页,讲稿共八十二页哦例例1 1、如、如图图一个木一个木块块正在正在倾倾角角为为为为的的 三角斜面
5、上匀速下滑,三角斜面上匀速下滑,试试求斜面求斜面 的的动动摩擦因数。摩擦因数。问问2 2:如果此:如果此时给时给物体加上一个沿斜面向物体加上一个沿斜面向 下的力下的力F F,那物体,那物体现现在受到的合外在受到的合外 力是多少?力是多少?NGcosGsinG 第七页,讲稿共八十二页哦5、如何来平衡摩擦力?、如何来平衡摩擦力?我我们们将将长长木板木板倾倾斜一定角度斜一定角度,此时物此时物体在斜面上体在斜面上,受到的合外力为受到的合外力为0。做实。做实验时肯定无法这么准确,我们只要把验时肯定无法这么准确,我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑(可以根据纸带
6、上的点来判断)速下滑(可以根据纸带上的点来判断)第八页,讲稿共八十二页哦6、绳子的拉力等于钩码的重量吗?、绳子的拉力等于钩码的重量吗?为什么?为什么?不等于!因为钩码向下加速,所以绳不等于!因为钩码向下加速,所以绳子的拉力小于钩码的重力。子的拉力小于钩码的重力。7、什么情况下钩码重力可以近似等于、什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力即小车所受的合外力?绳子拉力即小车所受的合外力?当砂和砂桶质量比小车质量小得多时当砂和砂桶质量比小车质量小得多时(1/6),绳子的拉力近似等于砂和砂),绳子的拉力近似等于砂和砂桶的重力,即小车受到合外力近似等于桶的重力,即小车受到合外力近似等于砂和砂桶的重力。砂和
7、砂桶的重力。第九页,讲稿共八十二页哦实验实验装置装置图图第十页,讲稿共八十二页哦A、加速度与合外力的关系、加速度与合外力的关系实验基本思路:实验基本思路:保持物体的质量不变,测量物体在不同的合力 作用下物体的加速度,分析加速度与合外力 的关系。第十一页,讲稿共八十二页哦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当小当小车质车质量不量不变时变时次数次数F/NF/N a/m a/m s s-2-21 12 23 34 45 50.10 0
8、.1460.10 0.1460.20 0.3020.20 0.3020.30 0.4280.30 0.4280.40 0.5920.40 0.5920.50 0.7510.50 0.751数数据据处处理理:加加速速度度与与力力的的关关系系如何更直如何更直如何更直如何更直观地处理观地处理观地处理观地处理数据?数据?数据?数据?第十二页,讲稿共八十二页哦B、加速度与质量的关系、加速度与质量的关系:实验的基本思路:实验的基本思路:保持物体所受的合外 力相同,测量不同质 量的物体在该力的作 用下的加速度,分析 加速度与质量的关系。第十三页,讲稿共八十二页哦m m/kgkga/ma/ms s-2-20.
9、20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2a/ma/ms s-2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 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当当拉拉力力不不变变时时次数次数m/kgm/kga/m a/m s s-2-21 12 23 34 45 5数数据据处处理理:加加速速度度与与质质量量的的关关系系/kg/kg-1-12.502.502.002.001.331.331.001
10、.000.830.83m m1 10.400 0.8610.400 0.8610.5000.500 0.6920.6920.7500.750 0.4700.4701.0001.000 0.3520.3521.2001.200 0.2900.290第十四页,讲稿共八十二页哦另一种方案另一种方案以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子实验器材:实验器材:第十五页,讲稿共八十二页哦由于两小车同时启动、同时停止由于两小车同时启动、同时停止,故运动故运动时间相同时间相同怎样测量(或比较)物体的加速度怎样测量(
11、或比较)物体的加速度第十六页,讲稿共八十二页哦实验数据处理实验数据处理:F1/F2x1/x201、加速度与力的关系次数 1234第十七页,讲稿共八十二页哦M2/M1x1/x202、加速度与质量的关系:次数1234第十八页,讲稿共八十二页哦牛顿第二定律牛顿第二定律:(1)内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体)内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体 的质的质(2)数学表达式:)数学表达式:aF=kma即:即:当各物理量均选国际单位时,当各物理量均选国际单位时,k=1,则有:则有:F =m a (3)1N定义:使质量是定义:使质量是1kg的物体产生的物体产生1m/s2加速度的力加速度的力 叫做
12、叫做1N,即,即N=1kg m/s2 F ,a1/m,量成反比。量成反比。第十九页,讲稿共八十二页哦牛顿第二定律更一般的表述:牛顿第二定律更一般的表述:物体的加速度的大小跟所受的合外力成正比;跟物体物体的加速度的大小跟所受的合外力成正比;跟物体的质量成反比的质量成反比;加速度的方向跟合力的方向相同加速度的方向跟合力的方向相同F=m a,FF=m a,F为合外力为合外力如图,由此可见,要使赛车在如图,由此可见,要使赛车在最短时间内达到最大速度,除最短时间内达到最大速度,除了要有较大的牵引力外,了要有较大的牵引力外,还应选用轻型材料使赛车的质还应选用轻型材料使赛车的质量尽可能小量尽可能小第二十页,
13、讲稿共八十二页哦对牛顿运动定律的理解:对牛顿运动定律的理解:(1 1)a a与与F F合合的关系的关系统一性:定律中的物理量的单位必须统一用国际单位制,统一性:定律中的物理量的单位必须统一用国际单位制,即力用即力用N为单位,质量用为单位,质量用kg为位,加速度用为位,加速度用m/s2为单位为单位 矢量性:加速度方向始终和引起这个加速度的外力一致矢量性:加速度方向始终和引起这个加速度的外力一致 同时性:加速度和合外力是瞬时对应的关系,有外力才有加同时性:加速度和合外力是瞬时对应的关系,有外力才有加速度,外力不变,加速度不变,外力随时间改变,加速度也随时速度,外力不变,加速度不变,外力随时间改变,
14、加速度也随时间改变,外力停止作用,加速度随即消失间改变,外力停止作用,加速度随即消失独立性:每个外力对应于一个加速度,合外力对应于合加速度独立性:每个外力对应于一个加速度,合外力对应于合加速度第二十一页,讲稿共八十二页哦对牛顿运动定律的理解:对牛顿运动定律的理解:F合合一定一定a一定一定匀变速运动匀变速运动F合合变化变化a变化变化非匀变速运动非匀变速运动F合合=0a=0 静止或匀速静止或匀速(2)力和运动的关系)力和运动的关系第二十二页,讲稿共八十二页哦反馈练习:反馈练习:下面说法正确的是()下面说法正确的是()A、物体所受合外力越大,加速度越大。、物体所受合外力越大,加速度越大。B、物体所受
15、合外力越大,速度也越大。、物体所受合外力越大,速度也越大。C、物体在外力作用下做匀加速直线、物体在外力作用下做匀加速直线运动,运动,当合外力逐渐减小时,物体的加速度逐渐减小,当合外力逐渐减小时,物体的加速度逐渐减小,物体的速度物体的速度也逐渐减小。也逐渐减小。D、物体的加速度不变一定受恒力作用,物体的、物体的加速度不变一定受恒力作用,物体的加速度改变一定不受恒力作用。加速度改变一定不受恒力作用。D第二十三页,讲稿共八十二页哦F 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-F图图线,表明实验中的问题是线,表明实验中的问题是:没有平衡掉摩擦力没有平衡掉摩擦力第二十四页,讲稿共八十
16、二页哦动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题、已知物体的受力情况,要求确定物体的运动情况已知物体的受力情况,要求确定物体的运动情况、已知物体的运动情况,要求推断物体的受力情况、已知物体的运动情况,要求推断物体的受力情况第二十五页,讲稿共八十二页哦动力学问题的求解动力学问题的求解、基本思路、基本思路加速度是连接加速度是连接”力力”和和”运动运动”的桥梁的桥梁第二十六页,讲稿共八十二页哦、一般步骤:、一般步骤:确定研究对象确定研究对象进行受力情况及运动状态分析进行受力情况及运动状态分析选取正方向选取正方向统一单位,代入求解统一单位,代入求解检验结果检验结果动力学问题的求解动力学问题的求解第二十七
17、页,讲稿共八十二页哦动力学问题的求解动力学问题的求解、注意事项、注意事项(1)同体)同体(2)同向)同向(3)同时)同时(4)同单位制()同单位制(SI制)制)倡导对问题先作定性和半定量分析,弄清问倡导对问题先作定性和半定量分析,弄清问题的物理情景、找到正确解题的关键,以养题的物理情景、找到正确解题的关键,以养成良好的思维品质和解题习惯。成良好的思维品质和解题习惯。第二十八页,讲稿共八十二页哦一个静止在水平地面上的物体,质量是一个静止在水平地面上的物体,质量是2Kg,在,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动,物的水平拉力作用下沿水平地面向右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦力是体与水平地
18、面间的滑动摩擦力是4.2N。求物体。求物体4s末的速度和末的速度和4s内发生的位移。内发生的位移。一个滑雪的人,质量一个滑雪的人,质量m=75kg,以,以V0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地的初速度沿山坡匀加速地滑下,山坡的倾角滑下,山坡的倾角=300,在,在t=5s的时间内滑下的路程的时间内滑下的路程s=60m,求滑,求滑雪人受到的阻力雪人受到的阻力(包括滑动摩擦力和包括滑动摩擦力和空气阻力空气阻力)。第二十九页,讲稿共八十二页哦一辆载货的汽车一辆载货的汽车,总质量为总质量为4.0103Kg,运动中所受,运动中所受阻力恒为阻力恒为1.6103N,在不变的牵引力作用下由静止启,在不变的牵引力作
19、用下由静止启动,若牵引力为动,若牵引力为.8103N,问:启动,问:启动10s后汽车的速后汽车的速度达到多少?启动度达到多少?启动10s内汽车的位移是多少?内汽车的位移是多少?第三十页,讲稿共八十二页哦木块质量为木块质量为8kg,放在水平地面上,在,放在水平地面上,在2N的水平的水平恒力作用下从静止开始运动,经恒力作用下从静止开始运动,经5s,位移为,位移为2.5m。求求(1)木块运动的加速度)木块运动的加速度(2)摩擦力的大小)摩擦力的大小(3)若拉力作用)若拉力作用10s后撤去,木块还能滑行多远?后撤去,木块还能滑行多远?第三十一页,讲稿共八十二页哦如图所示,质量如图所示,质量m=2Kg的
20、物体静止在光滑的水平的物体静止在光滑的水平地面上,现对物体施加大小地面上,现对物体施加大小F=10N与水平与水平方向夹方向夹角角370的斜向上的拉力,使物体向右做匀加速的斜向上的拉力,使物体向右做匀加速直线运动。已知直线运动。已知sin370=0.6,cos370=0.8取取g=10m/s2,求物体,求物体5s末的速度及末的速度及5s内的位移。内的位移。第三十二页,讲稿共八十二页哦如图所示,质量如图所示,质量m=2Kg的物体静止在光滑的水平地的物体静止在光滑的水平地面上,现对物体施加与水平方向夹角面上,现对物体施加与水平方向夹角370的斜向的斜向上的拉力上的拉力F作用,使物体向右做匀加速直线运
21、动。作用,使物体向右做匀加速直线运动。已知已知sin370=0.6,cos370=0.8取取g=10m/s2,第,第5s末的速度为末的速度为20m/s,求拉力求拉力F的大小。的大小。第三十三页,讲稿共八十二页哦如图所示,质量如图所示,质量m=2Kg的物体静止在水平地面上,的物体静止在水平地面上,物体与水平面的滑动摩擦因数物体与水平面的滑动摩擦因数0.25。现对物体。现对物体施加大小施加大小F=10N与水平与水平方向夹角方向夹角370的斜向上的斜向上的拉力,使物体向右做匀加速直线运动。已知的拉力,使物体向右做匀加速直线运动。已知sin370=0.6,cos370=0.8取取g=10m/s2,求物
22、体第,求物体第5s末的速度及末的速度及5s内的位移各为多少。内的位移各为多少。第三十四页,讲稿共八十二页哦如图所示,小物块以如图所示,小物块以4m/s的初速度从倾角为的初速度从倾角为30o的斜面底端向上滑,物块与斜面间的动摩的斜面底端向上滑,物块与斜面间的动摩擦因数为擦因数为,g取取10m/s2,斜面足够长,则:,斜面足够长,则:(1)上滑多长时间,速度减小一半?上滑多长时间,速度减小一半?(2)物块上滑的最大距离是多少物块上滑的最大距离是多少?v第三十五页,讲稿共八十二页哦质质量量为为100t的的机机车车从从停停车车场场出出发发,经经225m后后,速速度度达达到到54kmh,此此时时,司司机
23、机关关闭闭发发动动机机,让让机机车车进进站站,机机车车又又行行驶驶125m才才停停在在站站上上设设运运动动阻阻力力不不变变,求求机机车关闭发动机前所受到的牵引力车关闭发动机前所受到的牵引力第三十六页,讲稿共八十二页哦如图所示,一质量为如图所示,一质量为m=5kg的物体沿水平地面向左运的物体沿水平地面向左运动,与地面间的动摩擦系数为动,与地面间的动摩擦系数为=0.4,当物体向左的,当物体向左的水平速度为水平速度为1=10m/s开始受到一个水平向右的拉开始受到一个水平向右的拉力力F=30N作用。作用。g取取10m/s2,问问(1)经过多长时间物体的时间变为经过多长时间物体的时间变为8m/s向右运动
24、向右运动?(2)这段时间内物体通过的位移是多大这段时间内物体通过的位移是多大?其方向如何其方向如何?F第三十七页,讲稿共八十二页哦1000T的列车由车站出发做匀加速直线运动,列车经的列车由车站出发做匀加速直线运动,列车经过过100s,通过的路程是,通过的路程是1000m,已知运动阻力是车重,已知运动阻力是车重的的0.005倍,求列车机车的牵引力倍,求列车机车的牵引力?一颗质量为一颗质量为20g的子弹以的子弹以500m/s的速度击穿一的速度击穿一块厚度为块厚度为4cm的固定木块后,速度变为的固定木块后,速度变为400m/s,求:子弹在穿过木块时所受的平均阻力,求:子弹在穿过木块时所受的平均阻力.
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