2018高中物理 专题4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系同步课件 新人教版必修1.ppt

第四章牛顿运动定律 学习目标1 能运用基本的测量方法测量加速度大小 并进行实际操作 2 通过探究认识到加速度与外力和质量有关 并能与生活中的经验相联系 3 对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断 得出自己的结论 4 理解加速度与物体受到的合外力 物体质量的定量关系 什么是物体运动状态的改变 根据牛顿第一定律 物体运动状态改变的原因是什么 物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化 力是改变物体运动状态的原因 力 运动状态变化 速度变化 产生加速度 力是产生加速度的原因 复习思考 物体的加速度a可能和哪些因素有关 F1 F2 m1 m2 结论 当物体质量一定时 物体的加速度随着力的增大而增大 结论 当力的大小一定时 物体加速度随着质量的增大而减小 思考与讨论 一 实验探究 1 研究目的 定量分析a与F m的关系 2 研究方法 控制变量法 A m一定时 a与F的定量关系 B F一定时 a与m的定量关系 问题1 怎样测量加速度 问题2 如何才能给小车提供一个恒定合外力 3 如何测量 用打点计时器 在原有知识上引出实验方案 用打点计时器测加速度的方法和公式是什么 方案一 小车 打点计时器 纸带 一端带滑轮的长木板 细线 砝码 钩码 刻度尺 天平为器材 研究小车运动 钩码的总重力G当作小车受到的拉力F 从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a 用天平测出小车的质量M 4 实验装置 方案评估 在实验方案中有什么问题需要改进 如何改进 平衡摩擦力 将木板的一端适当垫高 不挂托盘 给小车一定的初速度 小车拖动纸带运动 打点计时器在纸带上打点 观察点距是否相等 m M时 细绳对小车的拉力近似等于托盘和砝码的总重量 0 100 146 0 200 302 0 300 428 0 400 592 0 500 751 如何更直观地处理数据 5 数据处理 结论 a F 结论 a 1 m 注意 这里的力指的是物体所受的合外力 1 m一定 加速度a与F的定量关系 2 F一定 加速度a与m的定量关系 6 实验结论 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 小车所受细绳的拉力才近似等于盘和砝码的总重力 二 其它方案 实验方案二原理 由于两小同时启动 同时停止 故运动时间相同 F a 加速度与力关系 M2 M1 M1 M2 a 加速度与质量关系 你是否还有其他的探究方案 利用气垫导轨来探究加速度与力 质量的关系 例1 甲 乙两同学在 探究加速度与合外力F的关系 时 分别得到如图所示的图象 说明两位同学做实验时的哪一个物理量取值始终不同 并比较其大小 课堂练习 图中在力F相同时 甲 乙图线中较大斜率的乙图线对应加速度大 说明其状态易改变 即质量小 可见 乙 丙两位同学实验用小车总质量不同 且m甲 m乙 例2 某同学根据测量数据画出a F a M图线 表明实验中的问题是 没有平衡掉摩擦力 平衡摩擦力过度 未满足M m 例1 如图一个木块正在倾角为 为的三角斜面上匀速下滑 试求斜面的动摩擦因数 问2 如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力F 那物体现在受到的合外力是多少 本节课我们用了一种方法 研究了两个关系 解决了两个问题 得到了两个结论 一种方法 控制变量法两个关系 加速度与力关系 加速度与质量关系两个问题 加速度测量问题 力的测量问题两个结论 加速度与力正比 加速度与质量反比 1 实验的研究方法 控制变量法2 实验的注意事项 平衡摩擦力 m M3 数据的处理方法 图象法要点 设法使图线成一条 过原点的 直线4 实验结论 质量一定时 加速度与力的大小成正比 力的大小一定时 加速度与质量成反比 小结 实验反思 本实验中 我们认为细线对小车的拉力等于托盘和砝码的总重量 请根据力和运动的关系分析 小车的拉力等于托盘和砝码的总重量的条件是什么 答 托盘和砝码处于静止或匀速直线运动状态当托盘向下加速运动时 拉力F mg 怎样才能使小车的拉力近似等于托盘和砝码的总重量 答 加速度越大 拉力F与mg相差越大托盘和砝码的质量m远小于小车的质量M 1 钩码的总重力G与小车受到的拉力F大小相等吗 不等于 因为钩码向下加速 所以绳子的拉力小于钩码的重力 因此小车受到的拉力F略小于钩码的总重力G 解决方法 钩码改用砂桶 使砂桶质量远小于小车质量 问题思考 当砝码质量比小车质量小得多时 1 6 绳子的拉力近似等于砝码的重力 即小车受到合外力近似等于砝码的重力 2 什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力即小车所受的合外力 小车受到的拉力F略大于小车受到的合力 解决方法 平衡摩擦力 3 小车受到的拉力F等于小车受到的合力吗 将长木板倾斜一定角度 应该等于arctanu 此时物体在斜面上受到的合外力为0 做实验时肯定无法这么准确 只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑 可以根据纸带上的点来判断 做实验前不挂重物 小车连上纸带且打点计时器要工作状态 分析 M T Ma 1 m mg T ma 2 由 1 2 可得 T mg 1 m M 3 由 3 式可知 只有m M时 才可得m M 0 即T mg 1 为什么只有m M才能得到T mg 分析 G1 f 重力沿平行与轨道方向的分力G1平衡小车所受轨道上的摩擦力f 此后小车若受到细绳沿平行与轨道方向上的拉力即为所受合力 2 为什么要调节轨道的坡度