4.22 实验：探究加速度与力、质量的关系.ppt

1、4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系,回顾,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、质量是物体惯性的量度，当物体受到外力的作用时，惯性表现为物体运动状态改变的难易程度。,2、力是改变物体运动状态（速度）的原因。 力是产生加速度的原因,一切物体在任何情况下都有,惯性,物体质量越大,力越大,思考：物体产生的加速度大小可能与哪些因素有关呢？,思考：可以利用什么方法 定量的探究物体的加速度a与合外力F、物体的质量m之间的关系？,控制变量法,合外力F、物体的质量m,定性的结论： 1、物体的质量一定时，受力越大，它获得的加速度越大。 2、物

2、体受力一定时，它的质量越小，运动状态越容易改变，所以质量越小，加速度越大。,研究思路,先保持物体质量m不变，研究它的加速度a跟物体所受合力F的关系; 再保持物体所受合力F相同，研究物体的加速度a跟它的质量m的关系。 最后用数学的方法把实验得出的a跟F的关系及a跟m的关系综合起来，找出a跟F和m的关系。,探究加速度与力、质量的关系:,控制变量法,设计实验,方案1：小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况。探究加速度与力、质量的关系。,钩码的总重力G当作小车受到的拉力F (近似法）,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,思考：为保证小车受到的合外力F等于钩码

3、的总重力G，应该注意什么？,1、实验条件：钩码与小车相比质量很小（或远远小于）， 即m车m码，此时细绳对小车的拉力 T 可以近似认为等于钩码所受的重力 mg,2、平衡摩擦力：实验时要使长木板倾斜一定的角度，使小车的重力沿斜面的分力恰好与小车（连同纸带）运动时所受的阻力相平衡，则绳中拉力就是小车运动的合外力,方法：轻推小车，先用眼睛观察，然后再打一条纸带，若点迹均匀，即可确定小车作匀速运动了,思考：若改变小车的质量，是否需要重新平衡摩擦力？,不需要。因为小车质量变化后，其受的摩擦力会随之变化。而木板倾斜平衡摩擦力是利用小车自身沿斜面方向分力抵消摩擦力，即mgsin=mgcos，等式两边m可消去，

4、说明与质量变化无关。,质量保持不变,合外力保持不变,方 案 2,思考：怎样来比较物体运动的加速度的大小呢？,实验,根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式： x=at2/2 当时间t相同时，研究对象小车的位移x与加速度a成正比，所以可以通过比较x的大小来比较a的大小,a F,实验结论：,当m一定时，a和F成正比,即,1、质量m一定，加速度a与力F的关系,0,2、力F一定，加速度a与质量m的关系,m,a 1/m,当F一定时，a和m成反比,即,1/m,0,a与m的图象不直观，所以画a与1/m的图象-直观、明了。,“化曲为直”,“图象法”,方案3：利用气垫导轨,练习1在“探究加速度与力、质量的关系”

5、实验中，为了平衡摩擦力，需要在长木板的下面垫一木块（木块垫在没有滑轮的一端），反复移动木块的位置，直到测出小车所拖纸带上的各个相邻记数点之间的距离都_为止这时小车在斜面上所做的是_运动，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车的_平衡,相等,匀速,重力沿斜面向下的分力,解析D：实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，重物的重力才近似等于细绳对小车的拉力。,练习2在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是（ ） A. 平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C. 实验时，先放开小车，后接通电源 D.“

6、重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响,解析A：平衡摩擦力时，不能把悬挂重物的细绳通过定滑轮系在小车上，即不能对小车施加拉力。,解析B：在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。设木板的倾角为，则平衡摩擦力后有mg sin = mg cos ，即 = arctan，与小车的质量无关，故每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力。,解析C：实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车。,B,练习3在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a一F图象，如图（a）（b）中的A、B线所示；试分析：,(2)B线在a轴上有一定的截距，表明F为0即不加F时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角太大，即平衡摩擦力过度引起的。,(1)A线不通过坐标原点的原因是: (2)B线不通过坐标原点的原因