科學(xué)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課件高一上學(xué)期物理

第五章

牛頓運動定律第2節(jié)科學(xué)探究：加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.力是改變物體運動狀態(tài)的原因2.質(zhì)量越大，慣性越大，物體的運動狀態(tài)越難改變牛頓第一定律v

發(fā)生了變化產(chǎn)生了a

產(chǎn)生了a

慣性定律a與物體的合外力F，m有關(guān)

知識點：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系日常生活中，我們常見到如圖所示的情境：若幫忙推車的人越多，推力越大，車的速度改變就越快；相同推力下，若汽車是空車，則比滿載時速度改變快。可見，汽車獲得的加速度與其質(zhì)量和所受外力有關(guān)。加速度與力、質(zhì)量有怎樣的關(guān)系呢？控制變量的方法是指在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規(guī)律的獨立因素加以人為控制，使其中只有一個因素按照特定的要求發(fā)生變化，而其他因素保持不變，以利于尋找事物發(fā)展變化的規(guī)律的方法。（1）探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。（2）學(xué)習(xí)用控制變量法探索物理規(guī)律。1.實驗?zāi)康模?.實驗方法：控制變量法3.實驗思路：將小車置于水平木板上，通過滑輪與砝碼相連。小車可以在砝碼的牽引下運動。(1)加速度與力的關(guān)系保持物體的質(zhì)量不變，測量不同力下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系。(2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持物體受力不變，測量不同質(zhì)量下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。補償阻力——在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,反復(fù)移動薄木塊的位置,直至小車在斜面上運動時可以保持勻速運動狀態(tài)。如何測量小車受到的合外力？TfF合=T-f所掛重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，在此條件下，所掛的重物重力大小便可近似認為等于作用于小車的合外力大小。4.實驗步驟（1）將小車置于帶有定滑輪的木板上，將紙帶穿過打點計時器后掛在小車尾部。（2）用薄墊塊將木板一端墊高，調(diào)整其傾斜程度，直至小車運動時打點計時器在紙帶上打出的點分布均勻為止。（3）在細繩一端掛上重物，另一端通過定滑輪系在小車前端。注意重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量。（4）將小車靠近打點計時器后開啟打點計時器，稍后再將小車由靜止釋放。打點計時器再紙帶上打出一系列點，據(jù)此計算處小車的加速度。保持小車質(zhì)量不變，增加重物的質(zhì)量（重物總質(zhì)量仍遠小于小車質(zhì)量），重復(fù)實驗，將小車所受的不同拉力與相應(yīng)計算出的加速度記錄下來。（5）保持重物不變，增加或減少小車上的法碼以改變小車的質(zhì)量，重復(fù)實驗，將小車的質(zhì)量與相應(yīng)的加速度記錄下來。5.數(shù)據(jù)分析探究加速度與受力的關(guān)系（m不變）（1）把小車在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在表中:實驗序號12345…拉力F/N加速度a/（m·s-2）例：實驗序號12345…拉力F/N0.1460.3020.4280.5920.751加速度a/（m·s-2）0.100.200.300.400.50如何處理數(shù)據(jù)能更直觀的得出結(jié)論？（2）作a-F圖像的方法:以a為縱坐標、F為橫坐標,根據(jù)數(shù)據(jù)作a-F圖像,用曲線擬合測量點,找出規(guī)律,分析a與F的關(guān)系。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5m一定時，a∝F探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（F不變）（1）把不同質(zhì)量的小車(小車和砝碼)在相同力的作用下產(chǎn)生的加速度填在表中:實驗序號12345…質(zhì)量m/kg加速度a/（m·s-2）實驗序號12345…質(zhì)量m/kg0.8610.6920.4700.3520.290加速度a/（m·s-2）0.4000.5000.7501.0001.200例：m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.21/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5（2）根據(jù)數(shù)據(jù)作出a-m圖像

F一定時，a∝1/m6.實驗結(jié)論F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.51/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5m一定時，a∝FF一定時，a∝1/m(1)補償阻力:在補償阻力時,不要把懸掛重物的細線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,且要讓小車拖著紙帶勻速運動。7.注意事項(2)不重復(fù)補償阻力:整個實驗補償阻力后,不管以后是改變槽碼總質(zhì)量還是改變小車和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新補償阻力。(4)一先一后一按住:改變拉力和小車質(zhì)量后,每次開始時小車應(yīng)盡量靠近打點計時器,并應(yīng)先接通電源,再放開小車,且應(yīng)在小車到達定滑輪前按住小車。(5)作圖:作圖時,兩坐標軸的比例要適當,要使盡可能多的點落在所作直線上,不在直線上的點應(yīng)盡可能對稱地分布在所作直線兩側(cè)。離直線較遠的點是錯誤數(shù)據(jù),應(yīng)舍去不予考慮。(3)實驗條件:每條紙帶都必須在滿足小車的質(zhì)量遠大于槽碼的總質(zhì)量的條件下打出。只有如此,槽碼的總重力才可視為小車受到的拉力。a/m·s-2F/N木板傾角過大，補償摩擦力過度0或木板傾角過小，補償摩擦力不足木板沒有傾斜，未補償摩擦力8.誤差分析1.實驗探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系，下列認識正確的是（）A．F、m和a三個物理量都有直接測量的工具B．實驗時為消除摩擦力對小車運動的影響，要將木板無滑輪的一端墊高，直到小車不掛重物時也能自己沿長木板運動起來C．實驗時重物通過細繩拉小車的力要比重物的重力小D．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，得到的F不變時的a-m圖象是過原點的傾斜直線C2.在保持小車質(zhì)量M不變,探究加速度a與合力F的關(guān)系時,把小盤及砝碼的總重力當作小車所受的合力F,小車質(zhì)量M和小盤及砝碼質(zhì)量m分別選取下列四組值。若其他操作都正確,要使所畫出的a-F圖線較準確,應(yīng)選用的一組測量值是

(

)A.M=500g,m分別為50g、70g、100g、125gB.M=500g,m分別為20g、30g、40g、50gC.M=200g,m分別為50g、70g、100g、125gD.M=100g,m分別為30g、40g、50g、60gB3.“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)如圖甲所示。實驗中保持鉤碼質(zhì)量不變,通過在小車中增減重物來改變小車質(zhì)量。鉤碼的質(zhì)量為m,小車的質(zhì)量為M,重力加速度為g。