实验探究加速度与力和质量的关系讲稿.ppt

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1、关于实验探究加速度与力和质量的关系第一页，讲稿共七十页哦实验：探究加速度与力、质量的关系实验：探究加速度与力、质量的关系第二页，讲稿共七十页哦牛一定律：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。第三页，讲稿共七十页哦由牛一

2、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？物体物体不受力不受力时时的运动情况的运动情况第四页，讲稿共七十页哦法法拉拉利利F2003-GA赛赛车车与与著著名名战战斗斗机机“飓飓风风2000”思考：思考：物体加速度物体加速度a和哪些因素有关？你和哪些因素有关？你是怎么知道的？是怎么知道的？第七页，讲稿共七十页哦第二节第二节 心动 不如行动第八页，讲稿共七十页哦明

3、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十二页，讲稿共七十页哦研究方法：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

4、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。第十三页，讲稿共七十页哦制定实验方案、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？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？实验器材：实验器材：第十四页，讲稿共七十页哦实验实验装置装置图图第十五页，

5、讲稿共七十页哦测加速度法测加速度法方案一：方案一：第十八页，讲稿共七十页哦实验实验装置装置图图方案一：方案一：第十九页，讲稿共七十页哦（一）（一）.探究探究a与与F的关系（控制的关系（控制m不变）不变）a（m/s2）F（N）增减增减钩码钩码个数可个数可以改变拉力以改变拉力F F打点计时器打点计时器纸带纸带m光滑水平面光滑水平面纸带纸带m光滑水平面光滑水平面打点计时器打点计时器aF第二十页，讲稿共七十页哦实验探究实验探究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，测实验基本思路：保持小车的质量不变，测量小车在不同作用下的加速度，分析加速量小车在不同作用下的加

6、速度，分析加速度与合力的关系。度与合力的关系。做实验做实验 、得数据、填表格一、作、得数据、填表格一、作图象、进行分析、形成结论图象、进行分析、形成结论怎样改变合力？怎样改变合力？第二十一页，讲稿共七十页哦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 24 45 50.10 0.10 0.1460.20 0.20 0.3020.30 0.30 0

7、.4280.40 0.40 0.5920.50 0.50 0.751如何更处如何更处如何更处如何更处理数据？理数据？理数据？理数据？直观地直观地直观地直观地第二十二页，讲稿共七十页哦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，测量不同实验基本思路：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，分析加速度与质量质量的小车在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。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？第二十三页，讲稿共七十页哦m m

8、/kgkga/ma/ms s-2-20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 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/kg/kg-1-12.502.502.002.001.331.331.001.000.83

9、0.83m 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 0.290第二十四页，讲稿共七十页哦实验须知：实验须知：1.平衡摩擦力平衡摩擦力2.小车开始时要靠近打点计时器小车开始时要靠近打点计时器3.探究探究a与与F关系时，可在小车上放两个的关系时，可在小车上放两个的钩码钩码,F=mg g=9.8m/s24.小车质量小车质量m=g，各种钩码质量看标注，各种钩码质量看标注5.打点计时器打点周期打点计时器打点周期T=0.02s 心动 不如行动第二十五页，讲稿共七十页哦打点计时器打

10、点计时器纸带纸带m光滑水平面光滑水平面需要平衡摩擦力需要平衡摩擦力增减增减砝码砝码个数可以改变个数可以改变小车质量小车质量m m增减增减钩码钩码个数可以个数可以改变拉力改变拉力F F第二十六页，讲稿共七十页哦纸带纸带打点计时器打点计时器斜面法平衡摩擦力：斜面法平衡摩擦力：G GF FN Nf fy思考思考:1.:1.平衡摩擦时小车平衡摩擦时小车 后面需要纸带和打点计时器吗后面需要纸带和打点计时器吗?2.2.在小车上增加砝码之后需要重新平衡摩擦吗在小车上增加砝码之后需要重新平衡摩擦吗?需要需要不需要不需要第二十七页，讲稿共七十页哦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

11、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的关系的关系第三十页，讲稿共七十页哦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用，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下的加速度，分析加速度与力的关系小车质量小车质量M=M=g,g,小车上砝码质量小车上砝码质量m=m=g,g,小盘质量小盘质量M M=g g次次数数小车小车1 1小车小车2 212345位移位移x x1 1/cm/c

12、m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mm2 2（g g）300 0 10 300 0 10 50502020303040406060盘中砝码盘中砝码mm1 1（g g）(M+m(M+m1 1)（g g）(表示表示F F1 1大小大小)7070第三十二页，讲稿共七十页哦F F2 2/F F1 1x x2 2/x x1 10 0次数1234x x2 2x x1 1F F2 2F F1 1F Fa aa a1 1a a2 2第三十三页，讲稿共七十页哦x x2 2/x x1 10 0次数1234MM2 2/MM1 1x x

13、2 2x x1 1MM2 2MM1 1MM1 1/MM2 2MM1 1MM2 2a am m1 1a a1 1a a2 2第三十六页，讲稿共七十页哦本实验的目的：本实验的目的：m一定时：一定时：F一定时：一定时：需要计算加速度需要计算加速度aa与与F成正比成正比a与与m成反比成反比对于初速度为零的匀加速直线运动：对于初速度为零的匀加速直线运动：在在F F一定的情况下，一定的情况下，a a与与m m成反比。成反比。在在m m一定的情况下，一定的情况下，a a与与F F成正比。成正比。（）（）只需验证：只需验证：m一定时：一定时：F一定时：一定时：第三十八页，讲稿共七十页哦小车小车1小车小车2次数

14、次数质量质量（g）位移位移x1/cm质量质量（g）位移位移x2/cm123m保持不变保持不变F保持不变保持不变小车小车1小车小车2次数次数拉力拉力F（N）位移位移x1/cm拉力拉力F（N）位移位移x2/cm123实验目的：实验目的：第三十九页，讲稿共七十页哦 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第四十页，讲稿共七十页哦1整个整个实验实验平衡了摩擦力后，不管以后是平衡了摩擦力后，不管以后是改改变变小小盘盘和砝和砝码码的的质质量量还还是改是改变变小小车车

15、和砝和砝码码的的质质量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小擦力是指使小车车所受所受动动力力(小小车车重力沿斜面方重力沿斜面方向的分力向的分力)与小与小车车所受阻力所受阻力(包括小包括小车车所受摩所受摩擦力和打点擦力和打点计时计时器器对对小小车车之后所拖之后所拖纸带纸带的摩的摩擦力擦力)大小相等平衡摩擦力大小相等平衡摩擦力时时，应应在小在小车车后后拖上拖上纸带纸带，先接通，先接通电电源，再用手源，再用手给给小小车车一个一个初速度，若在初速度，若在纸带纸带上打出的点的上打出的点的间间隔是均匀隔是均匀的，的，则则表明平衡了摩擦力，否表明平衡了摩擦力，否则则必必须

16、须重新重新调调整小木板的位置整小木板的位置实验注意事项实验注意事项第四十一页，讲稿共七十页哦2平衡摩擦力后，每次平衡摩擦力后，每次实验时实验时必必须满须满足在小足在小车车上所加砝上所加砝码码的的质质量量远远大于砝大于砝码码和小和小盘盘的的总总质质量的条件下量的条件下进进行只有如此，砝行只有如此，砝码码和小和小盘盘的的总总重力才可重力才可视为视为与小与小车车受到的拉力相等受到的拉力相等第四十二页，讲稿共七十页哦3改改变变拉力和小拉力和小车质车质量后，每次开始量后，每次开始时时小小车应车应尽量靠近打点尽量靠近打点计时计时器器(或尽量或尽量远远离定滑离定滑轮轮的一端的一端)，并，并应应先接通先接通电

17、电源，再放开小源，再放开小车车，且，且在小在小车车到达定滑到达定滑轮轮前前应应按住小按住小车车4各各纸带纸带的加速度的加速度a，都，都应应是是该纸带该纸带的平均的平均加速度加速度5作作图图象象时时，要使尽可能多的点在所作直，要使尽可能多的点在所作直线线上，不在直上，不在直线线上的点上的点应应尽可能尽可能对对称分布在称分布在所作直所作直线线的两的两侧侧第四十三页，讲稿共七十页哦某实验小组的几名同学在探究加速度与物体的质量以及外力关系的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如下图所示，下列说法中正确的是()A形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B形成图乙的原因是平

18、衡摩擦力时长木板倾角过小C形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小【解析解析】根据图象可分析，甲、乙两图中，当外力F0时加速度a0，则说明F0时已经有加速度，第五十一页，讲稿共七十页哦这说明木板倾角过大木板的倾角越大，小车获得的动力就越大，越容易出现甲、乙两图所对应的情况，因此选项A正确丙、丁两图中，当加速度a0时外力F0，即拉力不为零时加速度却仍为零，这说明还有摩擦力没有平衡掉，因此木板倾角过小，选项 D正确【答案答案】AD第五十二页，讲稿共七十页哦例4实验：在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如下图(1)所示第五十四页，讲稿共七十

19、页哦(1)为验证小车质量M不变时，a与F成正比小车质量M和沙及桶的质量m分别选取下列几组数值：应该用哪组效果会好()AM500g，m分别为50g、70g、100g125gBM500g，m分别为20g、30g、40g、50gCM200g，m分别为50g、70g、100g125gDM200g，m分别为30g、40g、50g、60gB第五十五页，讲稿共七十页哦(2)有两位同学通过测量作出aF图象，如上图(2)所示甲、乙中的A、B图线试分析：A图线不通过坐标原点的原因是_；A图线上部弯曲的原因是_；B图线在纵轴上有截距的原因是_没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够未满足沙和沙桶

20、质量未满足沙和沙桶质量m远小于小车的质量远小于小车的质量M平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面向下分力大于平衡摩擦力时，长木板倾角过大，小车沿斜面向下分力大于摩擦力，使尚未对小车施加力时，小车已有加速度摩擦力，使尚未对小车施加力时，小车已有加速度第五十六页，讲稿共七十页哦解析：实验时，需要物体的质量远小于小车的质量，效果才显著自然界中存在摩擦的影响，所以，要平衡摩擦力，这样画出的应是过原点的一条倾斜向上的直线为减小实验误差应使Mm，为此选B组数值误差较小，所画的aF图线就会比较准确第五十七页，讲稿共七十页哦规律总结：(1)实验原理中设定为光滑水平面情形，所以实验中应平衡摩擦力，若未平衡摩擦

21、力或平衡不当就会带来系统误差(2)实验中若把沙和沙筒所受的重力mg当做小车和砝码(总质量为M)所受的拉力，须满足mM的条件，这个条件越不满足，所带来的系统误差也就越大第五十八页，讲稿共七十页哦例5某同学用如左下图所示的装置探究物体的加速度与作用力的关系时，他把砝码的总重力作为小车的拉力，并依次测出了小车的加速度，然后画出了如右下图所示的图象，该图象虽是一条直线，但不通过坐标原点请你分析一下原因，应如何改进实验才能使实验得出的结果通过坐标原点？第五十九页，讲稿共七十页哦答案：由题图可知，当拉力从0增到F0的过程中，物体的加速度为零，说明小车处于静止状态，因此必然存在一个力与拉力大小相等、方向相反

22、，这个力一定是小车受到的摩擦力可以使木板的一端抬高，使小车在木板上做匀速运动，这样就可以消除摩擦力对实验图象的影响第六十页，讲稿共七十页哦1在用实验探究加速度和力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，正确的是()A实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系第六十三页，讲稿共七十页哦C在处理实验数据时，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比D在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标

23、，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比答案：ABC第六十四页，讲稿共七十页哦解析：本实验就是利用控制变量法得到a、F、m三者的关系，A、B、C所述符合实验的思路和道理，符合要求，故正确第六十五页，讲稿共七十页哦2“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，用改变沙子的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据，然后根据测得的数据作如右图所示的aF图线，发现图线既不过原点，也不是直线，原因是()第六十六页，讲稿共七十页哦A没有平衡摩擦力，且小车质量较大B平衡摩擦力时，所垫木板太高，且沙子和小桶的质量较大C平衡摩擦力时，所

24、垫木板太低，且沙子和小桶的质量较大D平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大答案：C第六十七页，讲稿共七十页哦解析：根据题中图象可知，平衡摩擦力时，所垫木板太低，图象与横轴的截距为摩擦力的大小；由图象发生弯曲可以推断出沙子和小桶的质量较大，在下落时本身向下的加速度所需要的力使小车所受合力减小第六十八页，讲稿共七十页哦3按实验要求安装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的安排顺序不尽合理，请将合理的顺序以字母代号填写在下面横线上：_.A保持小桶里沙子的总质量不变，在小车上加砝码，测出加速度，重复几次B保持小车的质量不变，改变小桶和沙子的总质量，测出加速度，重复几次第六十九页，讲稿共七十页哦感感谢谢大大家家观观看看第七十页，讲稿共七十页哦