加速度与力_质量关系公开课

1、牛一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态牛一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。变这种状态。牛一定律，又称惯性定律；物体保持原来匀牛一定律，又称惯性定律；物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，称为惯速直线运动状态或静止状态的性质，称为惯性；物体的惯性只和质量有关，质量越大，性；物体的惯性只和质量有关，质量越大，惯性越大。惯性越大。由牛一定律可知：由牛一定律可知：物体不受外力物体不受外力所受合外力为零所受合外力为零物体处于静止或匀速直线运动物体处于静止或匀速直线运动状态，即运动状态不变。状态，即运动

2、状态不变。那么设想：如果物体所受合外力那么设想：如果物体所受合外力不为零不为零，则物体运，则物体运动会怎样？动会怎样？物体物体不受力不受力时时的运动情况的运动情况点球守门员扑球我们身边的运动状态变化我们身边的运动状态变化: :1.1.对同一辆车，启动时从不同档启动快慢为对同一辆车，启动时从不同档启动快慢为什么不一样？什么不一样？2.2.列车正常行驶比小汽车要快，但启动过程列车正常行驶比小汽车要快，但启动过程为什么比小汽车慢得多呢？为什么比小汽车慢得多呢？3.3.在书本上撒一些碎纸片，先轻轻吹，再用在书本上撒一些碎纸片，先轻轻吹，再用力吹，观察到什么现象？力吹，观察到什么现象？4.4.在书本上撒

3、一些碎纸片和一些小石子，用在书本上撒一些碎纸片和一些小石子，用力吹，观察到什么现象？力吹，观察到什么现象？思考：思考：物体加速度物体加速度a和哪些因素有关？和哪些因素有关？第二节第二节1、物体受到的合外力不为零是物体产生、物体受到的合外力不为零是物体产生 加速度的原因，即力是物体产生加加速度的原因，即力是物体产生加 速度的原因速度的原因。 回忆分析回忆分析2、质量也将决定物体加速度的大小。、质量也将决定物体加速度的大小。 加速度大小与物体受力大小有关加速度大小与物体受力大小有关加速度还与物体质量有关加速度还与物体质量有关质量一定时，受力越大，其加速度越大质量一定时，受力越大，其加速度越大受力一

4、定时，质量越小，其加速度越大。受力一定时，质量越小，其加速度越大。 这里的力指物体所受合力这里的力指物体所受合力明确几个问题明确几个问题:1.实验要说明什么问题实验要说明什么问题?3.如何由实验得出结论如何由实验得出结论?2.怎么设计这个实验怎么设计这个实验? a与与F关系关系? a与与m关系关系?1.测量哪些量测量哪些量?2.怎么测量怎么测量?数据处理数据处理控制一个量控制一个量不变不变 a、F、m m： a:F:天平天平打点计时器打点计时器物体所受的物体所受的合力合力研究方法：研究方法：控制变量法控制变量法保持物体的质量不变，测量物体在不同保持物体的质量不变，测量物体在不同作用下的加速度，

5、分析加速度与合外力作用下的加速度，分析加速度与合外力的关系。的关系。保持物体所受力合外力相同，测量不同保持物体所受力合外力相同，测量不同质量的物体在该力下的加速度，分析加质量的物体在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。速度与质量的关系。制定实验方案、设计实验制定实验方案、设计实验 小车、打点计时器、纸带、小车、打点计时器、纸带、学生电源、一端带滑轮的长木板、细学生电源、一端带滑轮的长木板、细线、刻度尺、天平、钩码线、刻度尺、天平、钩码2.物体的质量用测量物体的质量用测量天平天平1.怎样测量物体的加速度？怎样测量物体的加速度？实验器材：实验器材：实验装置实验装置图图3.怎样给小车提供一个恒定

6、的合力？怎样给小车提供一个恒定的合力？例：例：平衡摩擦力平衡摩擦力将长木板不带滑轮一端适当垫高，使将长木板不带滑轮一端适当垫高，使小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡。力平衡。怎样就算平衡好摩擦力了？怎样就算平衡好摩擦力了？4.如何测定小车受到的合力？如何测定小车受到的合力？5.绳子拉力大小绳子拉力大小?钩码的重力。钩码的重力。小于小于6.什么情况下，绳子拉力近似等于什么情况下，绳子拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力？钩码重力即小车所受的合力？理论计算发现：当钩码质量比小车质量理论计算发现：当钩码质量比小车质量小很多时（小很多时（ ），绳子拉力近似等），绳子

7、拉力近似等于钩码重力即小车所受的合力于钩码重力即小车所受的合力1 / 6测加速度法测加速度法方案一：方案一：实验装置实验装置图图方案一：方案一：实验探究实验探究1.探究加速度与合力的关系探究加速度与合力的关系实验基本思路：保持小车的质量不变，实验基本思路：保持小车的质量不变，测量小车在测量小车在不同作用力下不同作用力下的加速度，分的加速度，分析加速度与合力的关系。析加速度与合力的关系。做实验做实验 、得数据、填表格一、得数据、填表格一、作图象、进行分析、形成结论作图象、进行分析、形成结论怎样改变合力？怎样改变合力？F F N Na/ma/ms s -2 -20.150.150.300.300.

8、450.450.600.600.750.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5当小车质量不变时次数F/N a/m s -2123450.100.10 0.1460.200.20 0.3020.300.30 0.4280.40 0.40 0.5920.50 0.50 0.7512.探究加速度与质量的关系探究加速度与质量的关系实验基本思路：保持小车所受合力相同，测量实验基本思路：保持小车所受合力相同，测量不同质量的小车在该力下的加速度，分析加速不同质量的小车在该力下的加速度，分析加速度与质量的关系。度与质量的关系。做实验做实验 、得数据、填表格二、

9、得数据、填表格二、作图象、交流分析、形成结论作图象、交流分析、形成结论怎样改变小车的质量？怎样改变小车的质量？m m kgkga/ma/ms s -2 -20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 当拉力不变时次数m/kga/m s -212345/kg-12.502.001.331.000.83m m1 10.400 0.400 0.8610.500 0.500 0.6920.750 0.750 0.4701.000 1.000 0.3521.200 1.200 0.2

10、90a/ma/ms s -2 -20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg /kg -1 -1m m1 1【实验步骤实验步骤】1.1.用天平测出用天平测出小车的质量小车的质量M,M,小盘和砝码的总质量小盘和砝码的总质量m,m,把数把数值记录下来值记录下来. .2.2.按如图所示把实验器材安按如图所示把实验器材安装好装好, ,只是不把悬挂小盘的细只是不把悬挂小盘的细绳系在车上绳系在车上, ,即不给小车施加即不给小车施加牵引力牵引力. .3.3.平衡摩擦力平衡摩擦力: :在长木板不带

11、定滑轮的一端下面垫在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板一块木板. .反复移动木板的位置反复移动木板的位置, ,直至小车在斜面上直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态运动时可以保持匀速直线运动状态. .这时这时, ,小车拖着小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡在斜面方向上的分力平衡. .4.把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘,先接通电先接通电源再放开小车源再放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列的打点计时器在纸带上打下一系列的点点,打完点后切断电源打完点后切断电源,取下纸

12、带取下纸带,在纸带上标上纸在纸带上标上纸带号码。带号码。5.5.保持小车和砝码的质量不变保持小车和砝码的质量不变, ,在小盘里放入适在小盘里放入适量的砝码量的砝码, ,把小盘和砝码的总质量把小盘和砝码的总质量mm记录下来记录下来, ,重复步骤重复步骤4.4.在小盘内再放入适量砝码在小盘内再放入适量砝码, ,记录下小记录下小盘和砝码的总质量盘和砝码的总质量m,m,再重复步骤再重复步骤4.4.6.6.多重复步骤多重复步骤5,5,得到多条得到多条纸带纸带. .7.7.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分在每条纸带上都选取一段比较理想的部分, ,标标明计数点明计数点, ,测量计数点间的距离测量计数点间

13、的距离, ,算出每条纸带上算出每条纸带上的加速度的值的加速度的值. . 8.8.用纵坐标表示加速度用纵坐标表示加速度a,a,横坐标表示作用力横坐标表示作用力F,F,作用力作用力的大小的大小F F等于小盘和砝码的总重力等于小盘和砝码的总重力, ,根据实验结果在坐根据实验结果在坐标平面上画出相应的点标平面上画出相应的点, ,如果这些点是在一条过原点如果这些点是在一条过原点的直线上的直线上, ,便证明了加速度与作用力成正比便证明了加速度与作用力成正比. .9.9.保持小盘和砝码的质量不变保持小盘和砝码的质量不变, ,在小车上加砝码在小车上加砝码, ,重复重复上面的实验上面的实验, ,用纵坐标表示加速

14、度用纵坐标表示加速度a,a,横坐标表示小车横坐标表示小车和砝码总质量的倒数和砝码总质量的倒数, ,根据实验结果在坐标平面上画根据实验结果在坐标平面上画出相应的点出相应的点. .如果这些点是在一条过原点的直线上如果这些点是在一条过原点的直线上, ,就就证明了加速度与质量成反比证明了加速度与质量成反比. .【注意事项】【注意事项】1.1.一定要做好平衡摩擦力的工作一定要做好平衡摩擦力的工作, ,也就是调出一个也就是调出一个合适的斜面合适的斜面, ,使小车的重力沿着斜面方向的分力正使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力好平衡小车受到的摩擦阻力. .在平衡摩擦力时在平衡摩擦力时, ,

15、不要不要把悬挂小盘的细线系在小车上把悬挂小盘的细线系在小车上, ,即不要给小车加任即不要给小车加任何牵引力何牵引力, ,并要让小车拖着打点的纸带运动并要让小车拖着打点的纸带运动. .2.2.实验步骤实验步骤2 2、3 3不需要重复不需要重复, ,即整个实验平衡了摩即整个实验平衡了摩擦力后擦力后, ,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量改变小车和砝码的总质量, ,都不需要重新平衡摩擦都不需要重新平衡摩擦力力. .3.3.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下

16、打出远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出. .只有如此只有如此, ,小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力. .4.4.改变拉力和小车质量后改变拉力和小车质量后, ,每次开始时小车应尽量靠近每次开始时小车应尽量靠近打点计时器打点计时器, ,并应先接通电源并应先接通电源, ,再放开小车再放开小车, ,且应在小车且应在小车到达滑轮前按住小车到达滑轮前按住小车. .5.5.作图象时作图象时, ,要使尽可能多的点分布在所作直线上要使尽可能多的点分布在所作直线上, ,直直线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧. .6.6.作

17、图时两轴标度比例要选择适当作图时两轴标度比例要选择适当, ,各量须采用国际单各量须采用国际单位位. .这样作图线时这样作图线时, ,坐标点间距不至于过密坐标点间距不至于过密, ,误差会小些误差会小些. .方案二：方案二：比较法比较法方案二方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、：以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹粗线、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。子为实验器材，研究小车的运动。注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力

18、。盘和砝码的总重力。1.1.怎样提供和测量物体所受的拉力怎样提供和测量物体所受的拉力F F？2.2.怎样测量（或比较）物体的加速度？怎样测量（或比较）物体的加速度？1、控制、控制m相同，相同，探讨探讨加速度加速度a与与F的的关系关系实验方案原理：实验方案原理：如图所示如图所示x1x2F1F2F1, F2，在相同在相同的时间内的时间内:x1= a1t221x2 = a2t221a1/ a2=x1/x2测量出测量出x1 、x2 2、控制、控制F相同，相同，探讨探讨加速度加速度a与与m的的关系关系保持物体的保持物体的质量不变质量不变，测量物体在不同的力，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与

19、力的关系作用下的加速度，分析加速度与力的关系小车质量M= g,小车上砝码质量m= g,小盘质量M= g次数小车1小车212345位移位移x x1 1/cm/cm位移位移x x2 2/cm/cm(M+m(M+m2 2) )（g g） ( (表表示示F F2 2大小大小) )盘中砝码盘中砝码mm2 2（g g）300 0 10 300 0 10 50502020303040406060盘中砝码盘中砝码mm1 1（g g）(M+m(M+m1 1) )（g g） ( (表表示示F F1 1大小大小) )7070F F2 2F F1 1x x2 2/x /x1 10 0次次数数1234x x2 2x x

20、1 1F F2 2F F1 1a a1 1a a2 2小车质量M= g,小盘质量M= g,盘中砝码质量m= g次数小车1小车212345(M+m(M+m1 1) )(M+m(M+m2 2) )保持物体所受的保持物体所受的力相同力相同，测量不同质量的物，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系量的关系300 300 6 506 50车上砝车上砝码码m m1 1（g g）位移位移x x1 1/cm/cm1001005050150150200200250250车上砝码车上砝码 m m2 2（g g）位移位移x x2 2/cm/cm小车小车1

21、 1质量质量M M1 1小车小车2 2质量质量M M2 2300300 x x2 2/x /x1 10 0次次数数1234MM2 2MM1 1x x2 2x x1 1MM2 2MM1 1MM1 1MM2 2MM1 1MM2 2a a1 1a a2 2 小结小结探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系1.研究方法：研究方法：2.数据处理方法：数据处理方法：3.结论：结论：控制变量法控制变量法图象法图象法aF a1/mFam1整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指使小车所受动力(小车重力沿斜面方向的分力)与小车所受阻力(包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车之后所拖纸带的摩擦力)大小相等平衡摩擦力时，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度，若在纸带上打出的点的间隔是均匀的，则表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整小木板的位置实验注意事项实验注意事项2平衡摩擦力后，每次实验时必须满足在小车上所加砝码的质量远大于砝码和小盘的总质量的条件下进行只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等3改变拉力和小车质量后，每次开始时