高一物理必修一探究加速度与力、质量的关系

1、2物理必修1 第四章 牛顿运动定律力是维持物体运动的原因吗力是维持物体运动的原因吗? ?力的作用是什么力的作用是什么? ?力的作用是改变物体的运动状态力的作用是改变物体的运动状态描述物体描述物体运动状态运动状态的物理量是的物理量是: :速度速度运动状态变化的快慢运动状态变化的快慢实质就是实质就是速度变化的快慢速度变化的快慢用什么物理量来描述运动状态变化的快慢用什么物理量来描述运动状态变化的快慢? ?加速度加速度力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因物体的加速度与什么因素有关物体的加速度与什么因素有关? ? 第第 章章 牛顿运动定律牛顿运动定律四四思考与讨论思考与讨论 如果你是法拉利赛车的设计

2、师你会作什么样的如果你是法拉利赛车的设计师你会作什么样的改进让赛车启动更快改进让赛车启动更快? ?演示强大的发动机强大的发动机,提供很大的牵引力提供很大的牵引力尽量轻的车身尽量轻的车身物体的加速度物体的加速度a a 可能和哪些因素有关可能和哪些因素有关?思思考考mF1mF2F1F2m2Fm m1 1mm2 2m1F结论：当物体结论：当物体质质量一定量一定时，物体时，物体的的加速度加速度随着随着力力的增大而增大。的增大而增大。结论：当结论：当力一定力一定时，物体的时，物体的加速加速度度随着随着质量质量的增的增大而减小。大而减小。注意：这里的力指的是物体所受的合力注意：这里的力指的是物体所受的合力

3、加速度加速度a与力与力F 、质量、质量m存在怎样的存在怎样的定量定量关系呢关系呢?应该采用什么样的物理方法应该采用什么样的物理方法 来研究来研究 a与与F、m的定量关系呢的定量关系呢?保持保持m不变，研究不变，研究a 与与F的关系的关系; 保持保持F不变，研究不变，研究a与与m的关系。的关系。问题问题3： 质量、力与加速度分别如何测量？质量、力与加速度分别如何测量？ 质量质量天平天平 力力钩码重力（近似）钩码重力（近似） 加速度？加速度？ 怎样来比较物体运动的加速度的大小呢？怎样来比较物体运动的加速度的大小呢？ 研究对象小车的加速度研究对象小车的加速度a是根据初速度是根据初速度为零的匀加速直线

4、运动公式为零的匀加速直线运动公式X=at2/2 ，t相相同时，通过比较同时，通过比较X的大小来比较的大小来比较a的大小的大小若若vo=0 由由x= at2/2 有：有：a1/a2=x1/x2方案一：以小车、一端带滑轮的长木板、方案一：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。夹子为实验器材，研究小车的运动。实实验验方方案案注意注意:只有当盘和砝码的总质量只有当盘和砝码的总质量远小远小于于小车的质量时小车的质量时, ,小车所受拉力才近小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力似等于盘和砝码的总重力. .实实验验

5、方方案案保持保持 m不变不变保持保持 F不变不变小车1小车2次数拉车砝码（g）位移x1/cm拉车砝码（g）位移x2/cm12345小车1小车2次数小车质量（g）位移x1/cm小车质量（g）位移x2/cm12345F F2 2 F F1 1x x2 2/ /x x1 10 0次数1234探探究究加加速速度度与与力力的的关关系系x x2 2x x1 1F F2 2F F1 1F Fa aa a1 1a a2 2x x2 2/ /x x1 10 0探探究究加加速速度度与与质质量量的的关关系系次数1234MM2 2 MM1 1x x2 2x x1 1MM2 2MM1 1MM1 1 MM2 2MM1 1

6、MM2 2a am m1 1a a1 1a a2 2方案二：方案二：小车、打点计时器、纸带、小车、打点计时器、纸带、一端一端带滑轮的带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。度尺、天平为器材，研究小车运动。其其他他方方案案钩码的总重力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小车小车次数拉车砝码（g）加速度a(m/s2)小车质量(g)加速度a(m/s2)12345气垫导轨装置气垫导轨装置你是否还有其他的实验方案你是否还有其他的实验方案?当钩码的质量远小于小车当钩码的质量远小于小车的质量时，小车与木

7、板间的质量时，小车与木板间的摩擦阻力就不能忽略了的摩擦阻力就不能忽略了,这个问题如何解决？这个问题如何解决？ F Fa a0 0某同学根据测量数据画出某同学根据测量数据画出a-F图图线，表明实验中的问题是线，表明实验中的问题是:没有平衡掉摩擦力没有平衡掉摩擦力F Fa a0 0a a0 0m mm m1 11、要平衡小车的摩擦力、要平衡小车的摩擦力;2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量;3、图象法处理实验数据技巧、图象法处理实验数据技巧.加速度a与所受合力F的定量关系实验：实验： 保持两小车的质量保持两小车的质量m相等，改变拉力（如相等，改变拉力（如F1为

8、为F2两倍）比较其在相等时间两倍）比较其在相等时间t内通过的位内通过的位移移S1和和S2。结论：结论： 相等时间相等时间t内内S1为为S2两倍即：两倍即： a1为为a2两倍两倍 Fa加速度a与质量m的定量关系ma1实验：实验： 保持两小车的拉力保持两小车的拉力F相等，改变小车的质量相等，改变小车的质量（如（如m1为为m2两倍）比较其在相等时间两倍）比较其在相等时间t内通过内通过的位移的位移S1和和S2。结论：结论： 相等时间相等时间t内内S2为为S1两倍即：两倍即： a2为为a1两倍两倍牛顿第二定律mFa 用用F表示物体所受合力的大小，表示物体所受合力的大小，a表示物表示物体获得的加速度大小，

9、体获得的加速度大小，m表示物体的质量，表示物体的质量，则：则： 物体的加速度物体的加速度a跟所受合外力跟所受合外力F成正比，跟成正比，跟物体的质量物体的质量m成反比，加速度的方向跟合外力成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同的方向相同牛顿第二定律的数学表达式mFamFka质量为的物体，获得质量为的物体，获得/2的加的加速度时，受到的合外力为速度时，受到的合外力为k值值,若若F定为定为1kmaFmaFk kmaF 牛顿第二定律的理解同体性：同体性：公式中、必须是同一研究对象公式中、必须是同一研究对象正比性：正比性： a与合外力与合外力F成正比，与质量成正比，与质量m成反比成反比矢量性：矢量性： a与合外力与合外力F的的方向方向始终相同始终相同瞬时性：瞬时性： a和合外力和合外力F是瞬时对应关系，某一时刻的力决是瞬时对应关系，某一时刻的力决定了这一时刻的加速度，如合外力定了这一时刻的加速度，如合外力F随时间变随时间变化，化，a也随时间变化，只有合外力也随时间变化，只有合外力F恒定时，恒定时，a才恒定，物体才做匀变速运动。才恒定，物体才做匀变速运动。一、滑块质量不变时的实验数据滑块质量一、滑块质量不变时的实验数据滑块质量塑块质量塑块质量滑块所受拉滑块所受拉力近似值力近似值两光电门间两光电门间距离距离由静止开始通过由静止开