物理必修1 3.2《探究加速度与力、质量的关系》2

欢迎进入物理课堂 同学们好 牛一定律 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 牛一定律 又称惯性定律 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 称为惯性 物体的惯性只和质量有关 质量越大 惯性越大 温故知新 由牛一定律可知 物体不受外力 所受合外力为零 物体处于静止或匀速直线运动状态 即运动状态不变 那么设想 如果物体所受合外力不为零 则物体运动会怎样 温故知新 物体不受力时的运动情况 点球 守门员扑球 法拉利F2003 GA赛车与著名战斗机 飓风2000 思考 物体加速度a和哪些因素有关 你是怎么知道的 第二节 扎旗一中物理组胡立华 探究加速度与力 质量的关系 学习目标 1 学会通过实验探究物体加速度与力 质量的关系 2 在实验中掌握打点计时器的用法 3 对实验数据进行科学处理对实验结果进行归纳分析 1 物体受到的合外力不为零是物体产生加速度的原因 即力是物体产生加速度的原因 回忆分析 2 质量也将决定物体加速度的大小 加速度大小与物体受力大小有关 加速度还与物体质量有关 质量一定时 受力越大 其加速度越大 受力一定时 质量越小 其加速度越大 这里的力指物体所受合力 明确几个问题 1 实验要说明什么问题 3 如何由实验得出结论 2 怎么设计这个实验 a与F关系 a与m关系 1 测量哪些量 2 怎么测量 数据处理 控制一个量不变 a F m m a F 天平 打点计时器 物体所受的合力 研究方法 控制变量法 保持物体的质量不变 测量物体在不同作用下的加速度 分析加速度与合外力的关系 保持物体所受力合外力相同 测量不同质量的物体在该力下的加速度 分析加速度与质量的关系 制定实验方案 设计实验 小车 打点计时器 纸带 学生电源 一端带滑轮的长木板 细线 刻度尺 天平 钩码 2 物体的质量用 测量 天平 1 怎样测量物体的加速度 3 怎样给小车提供一个恒定的合力 实验器材 实验装置图 例 平衡摩擦力 将长木板不带滑轮一端适当垫高 使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡 怎样就算平衡好摩擦力了 4 如何测定小车受到的合力 5 绳子拉力大小 钩码的重力 小于 6 什么情况下 绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力 理论计算发现 当钩码质量比小车质量小很多时 绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力 测加速度法 方案一 实验装置图 方案一 实验探究 1 探究加速度与合力的关系 实验基本思路 保持小车的质量不变 测量小车在不同作用下的加速度 分析加速度与合力的关系 做实验 得数据 填表格一 作图象 进行分析 形成结论 怎样改变合力 0 100 146 0 200 302 0 300 428 0 400 592 0 500 751 如何更处理数据 直观地 2 探究加速度与质量的关系 实验基本思路 保持小车所受合力相同 测量不同质量的小车在该力下的加速度 分析加速度与质量的关系 做实验 得数据 填表格二 作图象 交流分析 形成结论 怎样改变小车的质量 实验须知 1 平衡摩擦力2 小车开始时要靠近打点计时器3 探究a与F关系时 可在小车上放两个的钩码 F m gg 9 8m s24 小车质量m g 各种钩码质量看标注5 打点计时器打点周期T 0 02s 方案二 比较法 方案二 以小车 一端带滑轮的长木板 粗线 砝码 钩码 天平 刻度尺 宽口夹子为实验器材 研究小车的运动 注意 只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时 小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力 1 怎样测量 或比较 物体的加速度 2 怎样提供和测量物体所受的拉力F 1 控制m相同 探讨加速度a与F的关系 实验方案原理 如图所示 F1 F2 在相同的时间内 x1 a1t2 x2 a2t2 a1 a2 x1 x2 测量出x1 x2 2 控制F相同 探讨加速度a与m的关系 保持物体的质量不变 测量物体在不同的力作用下的加速度 分析加速度与力的关系 位移x1 cm 位移x2 cm M m 2 g 表示F2大小 盘中砝码m 2 g 300010 50 20 30 40 60 盘中砝码m 1 g M m 1 g 表示F1大小 70 F a 为什么x2 x1可以表示小车2的a 为什么F2 F1可以表示小车2的F 思考 M m1 M m2 保持物体所受的力相同 测量不同质量的物体在该力作用下的加速度 分析加速度与质量的关系 300650 车上砝码m1 g 位移x1 cm 100 50 150 200 250 车上砝码m2 g 位移x2 cm 小车1质量M1 小车2质量M2 300 M2 M1 M1 M2 a 为什么x2 x1可以表示小车2的a 为什么M2 M1可以表示小车2的M 为什么M2 M1又表示小车2的1 M 思考 小结 探究加速度与力 质量的关系 1 研究方法 2 数据处理方法 3 结论 控制变量法 图象法 a Fa 1 m 1 整个实验平衡了摩擦力后 不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量 都不需要重新平衡摩擦力 平衡摩擦力是指使小车所受动力 小车重力沿斜面方向的分力 与小车所受阻力 包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力 大小相等 平衡摩擦力时 应在小车后拖上纸带 先接通电源 再用手给小车一个初速度 若在纸带上打出的点的间隔是均匀的 则表明平衡了摩擦力 否则必须重新调整小木板的位置 实验注意事项 2 平衡摩擦力后 每次实验时必须满足在小车上所加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进行 只有如此 砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等 3 改变拉力和小车质量后 每次开始时小车应尽量靠近打点计时器 或尽量远离定滑轮的一端 并应先接通电源 再放开小车 且在小车到达定滑轮前应按住小车 4 各纸带的加速度a 都应是该纸带的平均加速度 5 作图象时 要使尽可能多的点在所作直线上 不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧 1 小车质量m应比重物的质量m 大得多 其原理将在后面的牛顿运动定律的应用中专门讨论 二者差距越小 图象线性越差 2 夹口的密合性能差是造成误差的原因之一 由于小车的质量和速度较大 夹子不易夹住小车的后拖线 有些时候夹子夹住一根拖线 而另一根未被夹住 对应小车仍向前运动 这些都是造成位移误差的原因 3 小车运动停止时不能与定滑轮相碰 如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线 则与定滑轮相碰的小车位移偏小 产生误差 误差分析 同学们再见 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全