加速度与力、质量的关系

说明：学校：漳浦道周中学科目：高一物理必修１第六章第２节牛顿第二定律制作人：陈伟第二节牛顿第二定律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．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？空车更容易被推动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，究竟加速度与质量以及外力又有什么具体关系呢？新课导入控制变量法实验探究:加速度与力、质量的关系“a”与“F”、“m”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：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。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“欧姆定律”、“导体电阻的影响因素”时都接触到一种方法是？研究方法实验原理:①加速度与外力的关系：用相同的小车（即质量一定），通过增加钩码的数量（即增加物体所受外力F）看小车对应的加速度值。②加速度与质量的关系：在绳子上挂相同的钩码（即外力一定），通过在小车上增加砝码（即增加小车的质量）看小车对应的加速值。实验设计:动手体验:加速度与外力之间的关系；加速度与质量之间的关系；Flash实验提问:①实验中木板为什么要稍微垫高一点？②实验中为什么钩码的质量要远小于小车的质量？③使用打点计时器时是先释放纸带还是先打开打点计时器的电源？为什么？牛顿第二定律:（1）内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质（2）数学表达式：aF=kma即：当各物理量均选国际单位时，k=1,则有：F=ma(3)1N定义：使质量是1kg的物体产生1m/s2加速度的力叫做1N，即１N=1kg·m/s2∝F,a∝1/m，量成反比。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；跟物体的质量成反比;加速度的方向跟合力的方向相同．F=ma,F为合外力．如图，由此可见，要使赛车在最短时间内达到最大速度，除了要有较大的牵引力外，还应选用轻型材料使赛车的质量尽可能小．对牛顿运动定律的理解：（1）a与F合的关系①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N为单位，质量用kg为位，加速度用m/s2为单位．②矢量性：加速度方向始终和引起这个加速度的外力一致．③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，加速度也随时间改变，外力停止作用，加速度随即消失．④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．对牛顿运动定律的理解：F合一定a一定匀变速运动F合变化a变化非匀变速运动F合=0a=0静止或匀速（2）力和运动的关系反馈练习：下面说法正确的是（）A、物体所受合外力越大，加速度越大。B、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运动，当合外力逐渐减小时，物体的加速度逐渐减小，物体的速度也逐渐减小。D、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。例题剖析：某高度公路列车的最大运行速度可达270km/h,机车持续牵引力为157ＫＮ．设列车的总质量为100t,列车所受阻力为重力的０.1．如果列车受该持续牵引力牵引做匀加速直线运动，列车从开始启动到列车达到最大运行速度共需要多长时间？迷你实验：解析：由于小球要随瓶子向右做匀加速直线运动，根据矢量性即合外力应与加速度方向相同可知合力水平向右，对其进受力分析可知小球在水平方向会有偏离．国际制单位是由基本单位和导出单位组成的．在力学中，选用m（长度）、kg（质量）、s（时间）作为基本单位．其他单位如N（牛顿）a（加速度）都是由这三个基本单位导出来的，这种单位就叫导出单位．采用国际制单位后，在计算所列的等式中就不用写出每个物理量的单位了，只需写出待求量的单位就行了．力学单位制：例题剖析：五、课堂小结：这节课采用控制变量的方法对加速度、合外力、质量三者间的关系进行了研究，得出了牛顿第二定律。由牛顿第二定律可知，合外力和质量决定了加速度，而加速度影响着物体的运动情况。所以牛顿第二定律把力和运动有机的结合起来，其中的纽带就是加速度。课外作业：②书面作业：（书）P113第６题①请用自己所学习的物理知识解释“船大调头难”这句俗语的道理。