高中物理 专题4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系同步优质课件 新人教版必修1

1、1第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律 实验：探究加速度与力、实验：探究加速度与力、质量的关系质量的关系2 22学习目标学习目标1、能运用基本的测量方法测量加速度大小，、能运用基本的测量方法测量加速度大小，并进行实际操作并进行实际操作.2、通过探究认识到加速度与外力和质量有关，、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、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、理解加速度与物体受到的合外力、物体质量的定量关系量的定量关系.

2、3 物体物体的改变指的是物体的的改变指的是物体的发生了变化发生了变化力是改变物体运动状态的原因力是改变物体运动状态的原因力力运动状态变化运动状态变化速度变化速度变化产生加速度产生加速度力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因4物体的加速度物体的加速度a 可能和哪些因素有关？可能和哪些因素有关？m mF F1 1m mF F2 2F F1 1FF2 2m m2 2F Fm m1 1mm2 2m m1 1F F结论：当物体结论：当物体质量质量一一定时，物体的加速度定时，物体的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：当力力的大小一的大小一定时，物体加速度随定时，物体加速度随着着质量质

3、量的增大而减小的增大而减小加速度加速度与与力力和和质量质量有关有关?定量关系定量关系5猜测：猜测：？?2FaFa或？或211mama61 1、研究目的：、研究目的： 定量分析定量分析a与与F、m的关系的关系2 2、研究方法：、研究方法： A、m一定时，一定时，a与与F的定量关系的定量关系B、F一定时，一定时，a与与m的定量关系的定量关系7问题问题1：怎样测量加速度？怎样测量加速度？问题问题2：如何才能给小车提供一个恒定合外力？如何才能给小车提供一个恒定合外力？小车小车打点计时器打点计时器初步方案初步方案3 3、如何测量、如何测量用打点计时器用打点计时器(在原有知识上引出实验方案在原有知识上引出

4、实验方案)用打点计时器测加速度的方法和公式是什么？用打点计时器测加速度的方法和公式是什么？8方案一：方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑小车、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，研究小车运动平为器材，研究小车运动.钩码的总重力钩码的总重力G当作小车受到当作小车受到的的拉力拉力F从打点计时器打从打点计时器打出的纸带计算出出的纸带计算出小车的小车的加速度加速度a用天平测出小用天平测出小车的车的质量质量M4 4、实验装置、实验装置9小车小车打点计时器打点计时器方案评估：方案评估：在实验方案中有什么问题需在实验方案中有

5、什么问题需要改进要改进? 如何改进如何改进?平衡摩擦力：平衡摩擦力：将木板的一端适当垫高，不挂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，托盘，给小车一定的初速度，小车拖动纸带运动，打打点计时器在纸带上打点，观察点距是否相等点计时器在纸带上打点，观察点距是否相等. m m 1/Ma023例例1、如图一个木块正在倾角为、如图一个木块正在倾角为为的三角为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数.问问2：如果此时给物体加上一个沿斜面向下：如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力的力F，那物体现在受到的合外力是多少？，那物体现在受到的合外力是

6、多少？NmgcostancossincossinmgNmg24 本节课我们用了一种方法、研究了两个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、得到了两个结论关系、解决了两个问题、得到了两个结论. .一种方法：一种方法：两个关系：两个关系：加速度与力关系、加速度与质加速度与力关系、加速度与质量关系量关系两个问题：两个问题：加速度测量问题、力的测量问加速度测量问题、力的测量问题题两个结论：两个结论：加速度与力正比、加速度与质加速度与力正比、加速度与质量反比量反比251、实验的研究方法、实验的研究方法 控制变量法控制变量法2、实验的注意事项、实验的注意事项 平衡摩擦力平衡摩擦力 m M3

7、、数据的处理方法、数据的处理方法 图象法图象法 要点：设法使图线成一条要点：设法使图线成一条(过原点的过原点的)直线直线4、实验结论、实验结论 质量一定时，加速度与力的大小成正比质量一定时，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力的大小一定时，加速度与质量成反比小小 结结26实验反思实验反思 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。的总重量。 请根据力和运动的关系分析，小车的拉力等于托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盘和砝码的总重量的条件是什么? 答：答：托盘和砝码处于静

8、止或匀速直线运动状态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，拉力当托盘向下加速运动时，拉力 Fmg 怎样才能使小车的拉力近似等于托盘和砝码的总怎样才能使小车的拉力近似等于托盘和砝码的总重量重量? 答：答：加速度越大，拉力加速度越大，拉力 F与与mg相差越大相差越大 托盘和砝码的质量托盘和砝码的质量m远小于小车的质量远小于小车的质量M271.钩码的总重力钩码的总重力G与小车受到的拉力与小车受到的拉力F大小相等吗？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钩码的重力.因此小车受到的拉力因此小车受到的拉力F略小于

9、钩码的总略小于钩码的总重力重力G.解决方法：钩码改用砂桶，使砂桶质量远小于小车解决方法：钩码改用砂桶，使砂桶质量远小于小车质量质量. 当砝码质量比小车质量小得多时（当砝码质量比小车质量小得多时（1/6），绳子的），绳子的拉力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力近似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？所受的合外力？ 28小车受到的拉力小车受到的拉力F略大于小车受到的合力略大于小车受到的合力.解决方法：平衡摩擦力解决方法：平衡摩擦力.3. 小车受到的拉力小

10、车受到的拉力F等于小车受到的合力吗？等于小车受到的合力吗？ 将长木板倾斜一定角度将长木板倾斜一定角度，应该等于应该等于arctanu ，此，此时物体在斜面上受到的合外力为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：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）；下滑（可以根据纸带上的点来判断）； 做实验前不挂重物，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。小车连上纸带且打点计时器要工作状态。29分析：分析：M: T=Ma (1) m: mg-T=ma (2) 由（由（1） 、(2) 可得：可得： T=mg/(1+m/M) (3)由（由（3）式可知，只有）式可知，只有 mM时，才可得时，才可得 m/M=0，即即T=mg1.为什么只有为什么只有mM 才能得到才能得到