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1、第四章第四章 牛頓運動定律牛頓運動定律動力學的奠基者動力學的奠基者 英國科學家牛頓英國科學家牛頓(1643-1727)牛頓第一定律：牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。牛頓第一定律：牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。力是產(chǎn)生加速度的原因力是產(chǎn)生加速度的原因感受實例加速度加速度a a與力與力F F有有關關感受實例加速度加速度a a與與質量質量m m有關有關F1賽車從賽車從0加速到時速加速到時速100公里只需公里只需2.3秒秒質量是慣性大小的量度質量是慣性大小的量度 物體的加速
2、度a與所受到的合外力F、物體質量m有怎樣的定量關系？研究方法：研究方法：保持保持m不變，研究不變，研究a 與與F的關系的關系; 保持保持F不變，研究不變，研究a與與m的關系。的關系。實驗驗證實驗驗證思考：如何設計實驗思考：如何設計實驗?事實是不是這樣呢？事實是不是這樣呢？m一定，一定， a F； F一定，一定， a1/m。明確幾個問題明確幾個問題:2.如何由實驗得出結論如何由實驗得出結論?1.怎么設計這個實驗怎么設計這個實驗?1.測量哪些量測量哪些量?2.怎么測量怎么測量?數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：m不變時，不變時，a與與F關系；關系；F不變時，不變時，a與與m關系。關系。 a、F、m m： a:F
3、:天平天平求出物體所求出物體所受的合力受的合力實驗設計實驗設計: 參考方案一參考方案一:用用打點計時器打點計時器探究探究小車小車:打點計時器打點計時器:測量小車運動過程中的加速度測量小車運動過程中的加速度鉤碼鉤碼:重力提供拉力重力提供拉力研究對象研究對象,可用天平稱其質量可用天平稱其質量合力合力F=?GFNFf平衡摩擦力： 鉤碼重力鉤碼重力近似近似等于繩子拉力，用以表示小車受到等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力的合外力FGG1FNfG1平衡摩擦力平衡摩擦力f。實驗步驟實驗步驟:1.用天平測出小車的質量。用天平測出小車的質量。2.安裝好實驗裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿安裝好實驗裝置，
4、在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計時器限位孔，調整木板傾斜程度，平衡摩擦力。過計時器限位孔，調整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質量不變，用細線將鉤碼與小車相連（鉤碼控制小車質量不變，用細線將鉤碼與小車相連（鉤碼質量遠小于小車質量），打開打點計時器，釋放小車，質量遠小于小車質量），打開打點計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù)。測出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質量，多測幾組數(shù)據(jù)。改變鉤碼質量，多測幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質量不變，改變小車質量，再測幾組數(shù)據(jù)?？刂沏^碼質量不變，改變小車質量，再測幾組數(shù)據(jù)。演示實驗：演示實驗：探究加速度探究加速度a與力與力F的關系的關系Excel數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采
5、集與處理演示實驗：演示實驗：探究加速度探究加速度a與質量與質量m的關系的關系Excel數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集與處理實驗結論：實驗結論：m一定時，aFF一定時，a1/m實驗設計二：實驗設計二： 設計對比實驗設計對比實驗設計方案設計方案保持小車質量不變不變保持力光電門光電門數(shù)字計時器數(shù)字計時器拓展探究拓展探究光電門光電門1 1光電門光電門2 2擋光板擋光板xX/t參考方案三參考方案三:利用氣墊導軌來探究利用氣墊導軌來探究2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva120課堂小結課堂小結 本節(jié)課以實驗為依據(jù)，采用控制變本節(jié)課以實驗為依據(jù)，采用控制變量法進行研究，根據(jù)已掌握的
6、物理知量法進行研究，根據(jù)已掌握的物理知識設計實驗方案，探索物理規(guī)律是物識設計實驗方案，探索物理規(guī)律是物理學研究的重要方法。理學研究的重要方法。1關于關于“探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系”的實驗，下的實驗，下列說法中符合實際的是列說法中符合實際的是 ()A通過同時改變小車的質量通過同時改變小車的質量m及受到的拉力及受到的拉力F的研究，的研究，能歸納出加速度、力、質量三者之間的關系能歸納出加速度、力、質量三者之間的關系B通過保持小車質量不變，只改變小車的拉力的研究，通過保持小車質量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質量三者之間的關系就可以歸納出加速度、力、
7、質量三者之間的關系C通過保持小車受力不變，只改變小車質量的研究，通過保持小車受力不變，只改變小車質量的研究，就可以得出加速度、力、質量三者之間的關系就可以得出加速度、力、質量三者之間的關系D先不改變小車質量，研究加速度與力的關系；再不先不改變小車質量，研究加速度與力的關系；再不改變受力，研究加速度與質量的關系，最后歸納出加改變受力，研究加速度與質量的關系，最后歸納出加速度、力、質量三者之間的關系速度、力、質量三者之間的關系課堂練習課堂練習2 2、在做、在做“探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，的實驗時， 某學生某學生將實驗裝置如圖所示安裝，準備接通電源后開始做實驗，
8、但他將實驗裝置如圖所示安裝，準備接通電源后開始做實驗，但他的裝置圖中有兩個明顯的錯誤，請你指出來：的裝置圖中有兩個明顯的錯誤，請你指出來：（1） （2）沒有平衡摩擦力沒有平衡摩擦力打點計時器應使用低壓交流電源打點計時器應使用低壓交流電源3某同學在某同學在“探究加速度與力、質量的關系探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，測的實驗中，測得小車的加速度得小車的加速度a和拉力和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：的數(shù)據(jù)如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(ms2)0.110.190.290.400.51(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖實根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖實49所示的坐標中作出所示的坐標中作出aF
9、圖象；圖象；(2)圖象的斜率的物理意義是圖象的斜率的物理意義是_；(3)圖象圖象(或延長線或延長線)與與F軸的截距的物理意義是軸的截距的物理意義是_；(4)小車和砝碼的總質量為小車和砝碼的總質量為_ kg.解析：解析：(1)選取適當?shù)臉硕龋鞒鲞x取適當?shù)臉硕?，作出aF圖象如圖所示圖象如圖所示(2)由由FMa得得aF/M ，可見圖象的斜率為小車和砝碼的總，可見圖象的斜率為小車和砝碼的總質量的倒數(shù)質量的倒數(shù)(3)圖象與圖象與F軸的截距表示加速度恰好為零時的拉力，也即是小軸的截距表示加速度恰好為零時的拉力，也即是小車受到的阻力，大小為車受到的阻力，大小為0.1 N.(4)由圖可知圖線斜率由圖可知圖線斜率k1(kg1)，由，由k 1/M可得：可得：M1 kg.如何測量加速度如何測量加速度a:1.直接測量2.間接比較構建一勻變速直線運動打點計時器光電門0vvat20220122xv tatvvax對應對應儀器儀器20210,22vxatxat控制運動時間t相同 a與x成正比,用x比較a的大小
《探究加速度與力質量的關系》課件2
