高中物理 第三章 牛頓運動定律 第2節(jié) 探究加速度與力質(zhì)量的關系 教科版必修1

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1、由牛頓第一定律可知：由牛頓第一定律可知：物體不受外力物體不受外力所受合外力為零所受合外力為零物體處于靜止或勻速直線運動物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，即運動狀態(tài)不變。狀態(tài)，即運動狀態(tài)不變。那么設想：如果物體所受合外力不為零，則物體運那么設想：如果物體所受合外力不為零，則物體運動會怎樣？動會怎樣？問題問題物體加速度物體加速度a和哪些因素有關？你是怎么知道的？和哪些因素有關？你是怎么知道的？問題問題2.2.實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關系 加速度大小與物體受力大小有關，質(zhì)量一定時，加速度大小與物體受力大小有關，質(zhì)量一定時，受力越大，其加速度越大受力越大，其加速度越大

2、 加速度還與物體質(zhì)量有關，受力一定時，質(zhì)量越加速度還與物體質(zhì)量有關，受力一定時，質(zhì)量越小，其加速度越大，這里的力指物體所受合力。小，其加速度越大，這里的力指物體所受合力。問題問題 通過課本上的圖，你能定性地說出圖中加速度通過課本上的圖，你能定性地說出圖中加速度與力質(zhì)量的關系嗎？與力質(zhì)量的關系嗎？分析分析2分析分析1 實驗要說明什么問題實驗要說明什么問題? ? 如何由實驗得出結(jié)論如何由實驗得出結(jié)論? ? 怎么設計這個實驗怎么設計這個實驗? ? a與與F F關系關系? ? a與與m關系關系? ?1.1.測量哪些量測量哪些量? ?2.2.怎么測量怎么測量? ?數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理控制一個量控制一個量不變

3、不變 a、F、m m m： a: :F:F:天平天平打點計時器打點計時器物體所受的物體所受的合力合力問題問題1問題問題2問題問題3研究方法：控制變量法研究方法：控制變量法 保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同作用下的保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同作用下的加速度，分析加速度與合外力的關系。加速度，分析加速度與合外力的關系。 保持物體所受力合外力相同，測量不同質(zhì)量的物保持物體所受力合外力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系。體在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系。怎樣測量物體的質(zhì)量？怎樣測量物體的質(zhì)量？怎樣測量物體的加速度？怎樣測量物體的加速度？怎樣給小車提供一個

4、恒定的合力？怎樣給小車提供一個恒定的合力？活動一設計實驗設計實驗問題問題1問題問題2問題問題3實驗裝置實驗裝置圖圖 如何測定小車受到的合力？如何測定小車受到的合力？ 繩子拉力大小與鉤碼的重力大小關系？繩子拉力大小與鉤碼的重力大小關系？什么情況下，繩子拉力近似等于鉤碼重力即小車所什么情況下，繩子拉力近似等于鉤碼重力即小車所受的合力？受的合力？問題問題4問題問題5問題問題6加速度與合力的關系加速度與合力的關系 實驗基本思路：保持小車的質(zhì)量不變，測量小車實驗基本思路：保持小車的質(zhì)量不變，測量小車在不同作用下的加速度，分析加速度與合力的關系。在不同作用下的加速度，分析加速度與合力的關系。怎樣改變合力？

5、怎樣改變合力？探究探究1問題問題7F F N Na/ a/m 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當小當小車質(zhì)車質(zhì)量不量不變時變時次數(shù)次數(shù)F/NF/N a/m a/m s s -2 -21 12 23 34 45 50.10 0.10 0.1460.20 0.20 0.3020.30 0.30 0.4280.40 0.40 0.5920.50 0.50 0.751問題問題8探究加速度與質(zhì)量的關系探究加速度與質(zhì)量的關系 實驗基本思路：保持小車所受

6、合力相同，測量不實驗基本思路：保持小車所受合力相同，測量不同質(zhì)量的小車在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量同質(zhì)量的小車在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系。的關系。怎樣改變小車的質(zhì)量？怎樣改變小車的質(zhì)量？探究探究2問題問題9m m kgkga/ a/m 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/ a/m 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

7、 2.0 2.5 /kg /kg -1 -1m m1 1當當拉拉力力不不變變時時次數(shù)次數(shù)m/kgm/kga/m a/m s s -2 -21 12 23 34 45 5/kg /kg -1 -12.502.502.002.001.331.331.001.000.830.83m 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問題問題10以小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、鉤碼、天以小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、鉤碼、天平、刻度尺、寬口夾子為實驗器材，研究

8、小車的運動。平、刻度尺、寬口夾子為實驗器材，研究小車的運動。怎樣測量（或比較）物體的加速度？怎樣測量（或比較）物體的加速度？怎樣提供和測量物體所受的拉力怎樣提供和測量物體所受的拉力F F ？活動二問題問題1問題問題2保持物體的保持物體的質(zhì)量不變質(zhì)量不變，測量物體在不同的力作用下，測量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關系的加速度，分析加速度與力的關系小車質(zhì)量小車質(zhì)量M=M= g,g,小車上砝碼質(zhì)量小車上砝碼質(zhì)量m=m= g,g,小盤質(zhì)量小盤質(zhì)量M M= = g g次次數(shù)數(shù)小車小車1 1小車小車2 212345位移位移x x1 1/cm/cm位移位移x x2 2/cm/cm(M(M+

9、m+m2 2) )（g g） ( (表示表示F F2 2大小大小) )盤中砝碼盤中砝碼m m2 2（g g）300 0 10 300 0 10 50502020303040406060盤中砝碼盤中砝碼m m1 1（g g）(M(M+m+m1 1) )（g g） ( (表示表示F F1 1大小大小) )7070F F2 2 F F1 1x x2 2 / /x x1 10 0次數(shù)1234x x2 2x x1 1F F2 2F F1 1F Fa aa a1 1a a2 2小車質(zhì)量小車質(zhì)量M=M= g,g,小盤質(zhì)量小盤質(zhì)量M M= = g,g,盤中砝碼質(zhì)量盤中砝碼質(zhì)量m m= = g g次次數(shù)數(shù)小車小

10、車1 1小車小車2 212345(M+m(M+m1 1) )(M+m(M+m2 2) )保持物體所受的保持物體所受的力相同力相同，測量不同質(zhì)量的物體在，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關系300 6 50300 6 50車上砝車上砝碼碼m m1 1（g g）位移位移x x1 1/cm/cm1001005050150150200200250250車上砝碼車上砝碼 m m2 2（g g）位移位移x x2 2/cm/cm小車小車1 1質(zhì)量質(zhì)量M M1 1小車小車2 2質(zhì)量質(zhì)量M M2 2300300 x x2 2 / /x x1 1

11、0 0次數(shù)1234MM2 2 MM1 1x x2 2x x1 1MM2 2MM1 1MM1 1 MM2 2MM1 1MM2 2a am m1 1a a1 1a a2 21 1整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車和砝碼的質(zhì)量，都盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車和砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小車不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小車所受動力所受動力( (小車重力沿斜面方向的分力小車重力沿斜面方向的分力) )與小車所與小車所受阻力受阻力( (包括小車所受摩擦力和打點計時器對小車包括小車所受摩擦力和打點計時器對小車

12、之后所拖紙帶的摩擦力之后所拖紙帶的摩擦力) )大小相等平衡摩擦力時，大小相等平衡摩擦力時，應在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給小應在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給小車一個初速度，若在紙帶上打出的點的間隔是均車一個初速度，若在紙帶上打出的點的間隔是均勻的，則表明平衡了摩擦力，否則必須重新調(diào)整勻的，則表明平衡了摩擦力，否則必須重新調(diào)整小木板的位置小木板的位置實驗注意事項實驗注意事項2 2平衡摩擦力后，每次實驗時必須滿足在小車上所加平衡摩擦力后，每次實驗時必須滿足在小車上所加砝碼的質(zhì)量遠大于砝碼和小盤的總質(zhì)量的條件下進砝碼的質(zhì)量遠大于砝碼和小盤的總質(zhì)量的條件下進行只有如此，砝碼和小盤的總重

13、力才可視為與小車行只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等受到的拉力相等3 3改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器近打點計時器( (或盡量遠離定滑輪的一端或盡量遠離定滑輪的一端) )，并應先接，并應先接通電源，再放開小車，且在小車到達定滑輪前應按住通電源，再放開小車，且在小車到達定滑輪前應按住小車小車4 4各紙帶的加速度各紙帶的加速度a a，都應是該紙帶的平均加速度，都應是該紙帶的平均加速度5 5作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在作圖象時，要使盡可能多的點在所作直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作

14、直線的兩側(cè)直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線的兩側(cè)1 1小車質(zhì)量小車質(zhì)量M M應比重物的質(zhì)量應比重物的質(zhì)量m m大得多，其原理將在后大得多，其原理將在后面的牛頓運動定律的應用中專門討論二者差距越小，面的牛頓運動定律的應用中專門討論二者差距越小，圖象線性越差圖象線性越差2 2夾口的密合性能差是造成誤差的原因之一由于小夾口的密合性能差是造成誤差的原因之一由于小車的質(zhì)量和速度較大，夾子不易夾住小車的后拖線；有車的質(zhì)量和速度較大，夾子不易夾住小車的后拖線；有些時候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對應小些時候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對應小車仍向前運動，這些都是造成位移誤差的原因車仍向前運動，這些都是造成位移誤差的原因3 3小車運動停止時不能與定滑輪相碰，如果小車碰到小車運動停止時不能與定滑輪相碰，如果小車碰到定滑輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰的小車定滑輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰的小車位移偏小，產(chǎn)生誤差位移偏小，產(chǎn)生誤差誤差分析誤差分析小結(jié)問題問題1加速度與力的關系？加速度與力的關系？問題問題2加速度與質(zhì)量的關系？加速度與質(zhì)量的關系？問題問題3如何利用控制變量法？如何利用控制變量法？問題問題4本實驗的注意事項和誤差分別為什么？本實驗的注意事項和誤差分別為什么？