42探究加速度与力质量的关系

第四章牛顿运动定律动力学的奠基者英国科学家牛顿(1643-1727)1牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。2力是产生加速度的原因感受实例加速度a与力F有关3感受实例加速度a与质量m有关F1赛车从0加速到时速100公里只需2.3秒质量是惯性大小的量度4物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？研究方法：保持m不变，研究a与F的关系;保持F不变，研究a与m的关系。5实验验证思考：如何设计实验?事实是不是这样呢？m一定，a∝F；F一定，a∝1/m。6明确几个问题:2.如何由实验得出结论?1.怎么设计这个实验?1.测量哪些量?2.怎么测量?数据处理：m不变时，a与F关系；F不变时，a与m关系。a、F、mm：a:F:天平求出物体所受的合力2020/1/127实验设计:参考方案一:用打点计时器探究小车:打点计时器:测量小车运动过程中的加速度钩码:重力提供拉力研究对象,可用天平称其质量合力F=?GFNFf2020/1/128平衡摩擦力：钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力FGG1FNfG1平衡摩擦力f。2020/1/129实验步骤:1.用天平测出小车的质量。2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。4.改变钩码质量，多测几组数据。5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。2020/1/1210演示实验：探究加速度a与力F的关系Excel数据处理数据采集与处理2020/1/1211演示实验：探究加速度a与质量m的关系Excel数据处理数据采集与处理2020/1/1212实验结论：m一定时，a∝FF一定时，a∝1/m2020/1/1213实验设计二：设计对比实验设计方案保持小车质量不变不变保持力2020/1/1214光电门数字计时器拓展探究2020/1/1215光电门1光电门2挡光板△xX/t参考方案三:利用气垫导轨来探究2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva1202020/1/1216课堂小结本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究，根据已掌握的物理知识设计实验方案，探索物理规律是物理学研究的重要方法。2020/1/12171．关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中符合实际的是()A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系课堂练习√2020/1/12182、在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，某学生将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有两个明显的错误，请你指出来：（1）（2）没有平衡摩擦力打点计时器应使用低压交流电源2020/1/12193．某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.110.190.290.400.51(1)根据表中的数据在图实－4－9所示的坐标中作出a－F图象；(2)图象的斜率的物理意义是_________________；(3)图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是___________；(4)小车和砝码的总质量为________kg.2020/1/1220解析：(1)选取适当的标度，作出a－F图象如图所示．(2)由F＝Ma得a＝F/M，可见图象的斜率为小车和砝码的总质量的倒数．(3)图象与F轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小车受到的阻力，大小为0.1N.(4)由图可知图线斜率k＝1(kg－1)，由k＝1/M可得：M＝1kg.2020/1/1221退出2020/1/1222如何测量加速度a:1.直接测量2.间接比较构建一匀变速直线运动打点计时器光电门0vvat20220122xvtatvvax对应仪器20210,22vxatxat控制运动时间t相同a与x成正比,用x比较a的大小2020/1/1223