第二节探究：加速度与质量、力的关系

1、4.2 4.2 探究：探究：加速度与力、质量的关系加速度与力、质量的关系 牛顿第一定律定性地回答了力和运动的关系，牛顿第一定律定性地回答了力和运动的关系， 即即:。力和运动的关系是怎样的？力和运动的关系是怎样的？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是物体速度改变的原因力是物体速度改变的原因力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因问题：加速度与哪些因素有关？问题：加速度与哪些因素有关？加速度与力、质量有关加速度与力、质量有关即物体所受合外力即物体所受合外力不为不为0是产生加速度是产生加速度的原因的原因法拉利法拉利F2003-GAF2003-GA赛车赛车与著名与著名战斗机战斗机“

2、飓风飓风2000”2000”的一场的一场 “巅峰对决巅峰对决”提速比赛提速比赛提速快说明什么物理量大？提速快说明什么物理量大？这个物理量有什么意义？这个物理量有什么意义？为什么赛车加速度会大？为什么赛车加速度会大？ 图图为为竟赛用汽车的质量不竟赛用汽车的质量不很大，却安装着强大的发动机，很大，却安装着强大的发动机，可以获得很大的加速度可以获得很大的加速度。mmF1F2m1m2FFF1F2m1m2定性讨论定性讨论1:1:物体质物体质量一定，受力不同，量一定，受力不同，加速度有什么不同加速度有什么不同? ?定性讨论定性讨论2:2:力大小相同，力大小相同，作用在不同质量的物体作用在不同质量的物体上，

3、物体加速度有什么上，物体加速度有什么不同？不同？理理 论论 推推 理理结论结论1 1：当物体质量一定时，物体的加速：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大。度应该随着力的增大而增大。结论结论2 2：当力大小相同时，物体的质量：当力大小相同时，物体的质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小。越大，加速度越小。注意：这里的力指的是物体所受的合外注意：这里的力指的是物体所受的合外力。力。总结：影响加速度的因素有哪些？总结：影响加速度的因素有哪些？1 1、合外力、合外力2 2、质、质 量量【设计与实验】【设计与实验】加速度与力和质量都有关系

4、，如果要同加速度与力和质量都有关系，如果要同时确定它们之间的关系，是很困难的，我们时确定它们之间的关系，是很困难的，我们该怎么办？该怎么办？ 控制变量法：控制变量法：质量不变，探究加速度跟合力的关系。质量不变，探究加速度跟合力的关系。合力不变，探究加速度跟质量的关系。合力不变，探究加速度跟质量的关系。探究实验探究实验一、实验器材：一、实验器材： 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、轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平刻度尺、天平1、小车质量的测量用、小车质量的测量用 。 天平天平2、打点计时器的用途是：、打点计时器的用途是：打出纸

5、带，打出纸带，测量计算小车的加速度。测量计算小车的加速度。3 3、如何才能给小车提供一个恒定的合外力？、如何才能给小车提供一个恒定的合外力？4 4、如何来测量小车所受的合外力？、如何来测量小车所受的合外力？ 例例1 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斜面上为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。问：如果此时给物体加上一个沿斜面向下问：如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力的力F 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多少？NGcosGsinNFmgcos GFNFfcossinmgFmgN所以：所以：tancos

6、sin5 5、如何来平衡摩擦力？、如何来平衡摩擦力？ 可将长木板倾斜一定角度可将长木板倾斜一定角度，应该等应该等于于 ，此时物体在斜面上受到的合，此时物体在斜面上受到的合力为力为0 0。做实验时肯定无法这么准确，我。做实验时肯定无法这么准确，我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够能够匀速下滑匀速下滑（可以根据纸带上的点来（可以根据纸带上的点来判断）。判断）。 arctan6 6、绳子的拉力等于钩码的重量吗？为什么？、绳子的拉力等于钩码的重量吗？为什么？ 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。 7 7、什么情况下钩码重力可以近似等于绳、什么情

7、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？子拉力即小车所受的合外力？ 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（1/61/6），），绳子的拉力近似等于砝码的重力，即小车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。受到合外力近似等于砝码的重力。 实验装置实验装置图图1.1.摆放好实验装置，摆放好实验装置，平衡摩擦力平衡摩擦力。2.2.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码, ,将将车拉到打点计时器附近。车拉到打点计时器附近。3.3.打开打点计时器电源，再释放小车，得到打开打点计时器电源，再释放小车，得到纸带，并在纸带

8、上计下钩码重量。纸带，并在纸带上计下钩码重量。4.4.改变钩码的重量，重复以上的步骤改变钩码的重量，重复以上的步骤2-32-3多次。多次。5.5.设计表格，记录实验数据。设计表格，记录实验数据。A A、加速度与合外力的关系、加速度与合外力的关系 实验基本思路：实验基本思路：保持物体的质量不变，测保持物体的质量不变，测量物体在不同的合力作用下物体的加速度，量物体在不同的合力作用下物体的加速度，分析加速度与合外力的关系。分析加速度与合外力的关系。 实验数据的记录处理：实验数据的记录处理： Fa00.20.40.61.02.03.0B B、加速度与质量的关系、加速度与质量的关系 : :实验的基本思路

9、：实验的基本思路：保持物体所受的合外力相保持物体所受的合外力相同，测量不同质量的物体在该力的作用下的同，测量不同质量的物体在该力的作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。加速度，分析加速度与质量的关系。 实验数据记录处理：实验数据记录处理： a1/m02.04.06.00.10.20.30.050.150.25一一. .平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，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

10、点距均匀为止。直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。二二. .实验时，应先接通电源，待打点计时器实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车工作稳定后再放开小车三三. .实验要求重物的质量远小于小车的质量，实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，细绳对小车的拉力因为只有这样，细绳对小车的拉力才近似才近似等等于重物的重力。于重物的重力。 方案一方案一：小车、打点计时器、纸带、长木板、：小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平，研究小细线、砝码、钩码、刻度尺、天平，研究小 车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小车

11、的加速度车的加速度a a。砝码砝码小车小车打点计时器打点计时器纸带纸带小车小车夹子方案二：方案二：课本上参考案例中的实验方案课本上参考案例中的实验方案212xat1122axax由于两小同时启动、同时停止由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同故运动时间相同方案二方案二：两小车对比：两小车对比砝码砝码 F1参照小车参照小车m实验小车实验小车m砝码砝码 F21 1、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速 直线运动。直线运动。2 2、桶和、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。砝码的质量要比小车的质量小很多。方案三方案三：利用气垫导道：利用气垫导道该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果