实验：探究加速度与力、质量的关系教育课件

第四章 牛顿运动定律,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),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。,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。,1：在书本上撒一些碎纸片，先用嘴轻轻地吹，再用力使劲吹，我们会观察到什么的现象？你能得到什么结论？,结论：对某一物体而言，受到的力越大，其运动状态越容易改变，即加速度越大。,2：在书本上撒一些小石子和一些碎纸片，用力使劲吹。我们又会观察到什么的现象？又能得到什么结论？,结论：对不同物体而言，受到相同的力，质量越小，其运动状态越容易改变，即加速度越大。,加速度a与力F有关,力是产生加速度的原因,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,物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？,提出问题,研究方法：保持m不变，研究a 与F的关系; 保持F不变，研究a与m的关系。,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？,m一定， a F； F一定， a1/m。,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,实验设计: 参考方案一: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,平衡摩擦力：,钩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。,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。,按照制定的实验方案进行实验收集并记录数据,实验结论：,m一定时，aF,F一定时，a1/m,实验设计二：,设计对比实验,设计方案,保持小车质量不变,不变保持力,光电门,数字计时器,拓展探究,参考方案三:利用气垫导轨来探究,课堂小结,本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究，根据已掌握的物理知识设计实验方案，探索物理规律是物理学研究的重要方法。,1关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中符合实际的是 ()A通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系,课堂练习,2、在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时， 某学生将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有两个明显的错误，请你指出来：,（1）,（2）,没有平衡摩擦力,打点计时器应使用低压交流电源,电池盒,水平木板,3某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：,(1)根据表中的数据在图实49所示的坐标中作出aF图象；,(2)图象的斜率的物理意义是_；(3)图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是_；(4)小车和砝码的总质量为_ kg.,解析：(1)选取适当的标度，作出aF图象如图所示,(2)由FMa得aF/M ，可见图象的斜率为小车和砝码的总质量的倒数(3)图象与F轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小车受到的阻力，大小为0.1 N.(4)由图可知图线斜率k1(kg1)，由k 1/M可得：M1 kg.,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,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,