实验探究加速度与力质量的关系.ppt

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。,1,温故知新:,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。,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,力是产生加速度的原因,感受实例,加速度a与力F有关,4.2 实验： 探究加速度与力、质量的关系,动力学的奠基者 英国科学家牛顿(1643-1727),1.理解加速度大小与力有关，也与质量有关。 2.通过实验探究加速度与力和质量的关系。(重点) 3.理解控制变量法。 4.学会用图像寻找规律。,m一定， a F； F一定， a1/m。,猜想与假设,实验验证,思考：如何设计实验?,事实是不是这样呢？,2020/7/6,6,控制变量法,“a”与“F”、“m” 二个物理量均有关系 应该从何处入手呢？,实验的探究思路确定为两个方面： 一是保证质量不变，探究加速度与外力的关系； 二是保证外力不变，探究加速度与质量的关系。,一、研究方法,实 验 探 究,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、m,m：,a:,F:,天平,求出物体所 受的合力,2020/7/6,8,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+ 气垫导轨,对应 仪器,控制运动时间t相同,a与x成正比,用x比较a的大小,2020/7/6,9,方案一：小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平，研究小 车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a。,砝码,小车,打点计时器,纸带,实验方案,实验原理: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=?,G,FN,F,f,11,3.小车在运动时要受到摩擦力，如何克服摩擦力呢？,砝码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F。,G,G1,FN,f,G1平衡摩擦力f。,G2,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。,2020/7/6,13,结合实验装置，请讨论： 1.怎样改变和测量小车与砝码的质量？ 通过增减砝码的个数改变研究对象的质量，可以用天平称出总质量。 2.小车和砝码受到的外力是由什么提供的？怎样改变和测量外力的大小？ 外力是由钩码:重力提供的；通过增减钩码的多少来改变质量，通过天平测出质量，利用G=mg计算力的大小。,4.怎样从纸带记录的数据算出被研究对象的加速度？ 在纸带上标记出几个计数点，利用x=aT2计算加速度。为保证结果的准确性，可多选几个计数点，采用逐差法计算加速度。,探究加速度与力的关系,实验结论：当物体质量一定时，加速度与力成正比。,实验结论：,m一定时，aF,F一定时，a1/m,2020/7/6,18,【注意事项】 1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力。在平衡摩擦力时,不要把悬挂小盘的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着打点的纸带运动。 2.实验步骤2、3不需要重复,即整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新平衡摩擦力。,3.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。,实验方案二：对比法 实验器材：小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、小盘、天平、刻度尺、宽口夹子。,实验数据处理 1.加速度与力的关系（保持小车质量不变）,2.加速度与质量的关系（保持拉力不变）,方案三：利用气垫导道,该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果 精确，但中学一般没有这种仪器。,图 1 : 气垫导轨装置,利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系,1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关 于平衡摩擦力的说法中正确的是( ) A.“平衡摩擦力”的本质就是让小车受到的摩擦力为零 B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力沿斜面 方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡 C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于 所挂砝码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力 D.“平衡摩擦力”是否成功，可根据小车拖动的由打点 计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀来确定,BCD,2.如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验 数据描绘的a-F图像,下列说法正确的是( ) A.三条倾斜直线所对应的小车与 砝码的质量相同 B.三条倾斜直线所对应的小车与 砝码的质量不同 C.直线1所对应的小车与砝码的质量最大 D.直线3所对应的小车与砝码的质量最大,BD,3.实验后根据实验数据作出了a-F关系图线如图甲、乙所示，请分析其原因各是什么？,甲,乙,没加拉力就产生了加速度，说明导轨有定滑轮的一端低，另一端高，导轨与水平面的夹角太大。,当加一定的拉力后，还没产生加速度，说明有较大的摩擦力影响，说明还没有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足。,4.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中备有下列器材： A.打点计时器;B.天平;C.秒表;D.低压交流电源;E.电池;F.纸带;G.细绳、砝码、小车、小盘；H.薄木板;I.装有细砂的小桶 其中多余的器材是_； 缺少的器材是_。,【解析】多余的器材是秒表、电池；缺少的是刻度尺、一端带滑轮的长木板。 答案：C、E 刻度尺、一端带滑轮的长木板,