教学课件 42 实验：探究加速度与力、质量的关系

实验:探究加速度与力、质量的关系郭雪鹏临泉一中22实验:探究加速度与力、质量的关系郭雪鹏22伽利略终结延续千年的关于运动的错误认识——运动需要力的维持.牛顿将其抽象概括为一条物理定律——牛顿第一定律.加速度描述物体运动状态变化的快慢，而力是改变物体运动状态的原因，惯性与质量有关.加速度、质量和合力三者间必然存在某种关联.本节通过实验探究三者的关系.2伽利略终结延续千年的关于运动的错误认识——运动需要力的维持.定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块

甲乙问题：哪种情况小车的加速度较大？小车受到的合力较大？说明分析过程. m不变，a与合力F有何关系？3定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块3定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块、钩码问题：哪种情况小车的加速度大？你是如何判断的？

4丙

丁合力F不变，a与m有何关系？定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块、钩码4丙一、猜想假设假设1：m保持不变，a与F成正比， a∝F假设2：F保持不变，a与m成反比，a∝F为物体受到的合力.(自然偏爱简洁，从简单关系开始研究)5m1一、猜想假设假设1：m保持不变，a与F成正比，5m1研究思路：小车在重物牵引下做匀加速直线运动？1.如何测量小车质量？如何改变车的质量？天平测质量或用弹簧测力计测出重力2.如何测量小车匀加速运动的加速度?小车连接打点计时器，逐差法计算加速度3.如何提供并度量小车受到的合力F？6研究思路：小车在重物牵引下做匀加速直线运动？6二、设计实验问题：小车受到哪些力？合力是多少？

车的合力F=T-f如何解决阻力f的问题？有哪些解决方案?7纸带打点计时器mgFNTf二、设计实验问题：小车受到哪些力？合力是多少？7纸带打点计时木块沿斜面匀速下滑的条件是什么？重力沿斜面的分力与阻力有何关系？8Gsinθ=μGcosθ

→

μ=tanθ

θGfFN能用这种方法抵消小车及纸带的阻力吗？木块沿斜面匀速下滑的条件是什么？重力沿斜面的分力与阻力有何关

平衡摩擦力：调节导轨倾角，小车连接纸带,不连接钩码.轻推小车，若小车能沿导轨做匀速运动,说明阻力恰好被平衡.9 9

钩码(质量设为m0)做匀加速直线运动，细线张力T<m0g.

若m0<<m(车的质量)，T≈m0g10Tm0g 钩码(质量设为m0)做匀加速直线运动，细线张力T<m0g.三、实验原理1、实验装置2、实验器材：电火花计时器、纸带、小车、导轨(带滑轮)、砝码若干、细线、刻度尺11三、实验原理1、实验装置113、实验步骤①在小车上放几个砝码增加小车质量,记录数值m②平衡摩擦力:安装实验器材,调整导轨一端高度,使得轻推小车(小车连接纸带)后能够做匀速直线运动③接通电源,用一元硬币牵引小车运动,打点结束关闭电源；取下纸带,选择、标记计数点.3、实验步骤④保持小车的质量m不变，改变小桶中硬币数目(每次增加2枚硬币).先接通电源,后释放小车.重复实验5次.在纸带上标记硬币个数.⑤标记计数点，用刻度尺测量各计数点坐标，将数据记录在表格中.用逐差法(或绘制v-t图像)计算各条纸带的加速度.④保持小车的质量m不变，改变小桶中硬币数目(每次增加2枚硬⑥保持小桶硬币数不变(3枚).在小车上增加1个砝码,测出其总质量M.先接通电源,打点稳定后,再释放小车.⑦每次增加1个砝码,重复实验5次.根据打点情况合理选择计数点,在纸带上标记小车质量.测量各计数点坐标,计算各条纸带的加速度，记录于表格.14⑥保持小桶硬币数不变(3枚).在小车上增加1个砝码,测出其总四、数据分析研究a

和F关系数据记录表格15实验各计数点坐标/cmT/sa/(m·s-2)硬币/个012345612345四、数据分析研究a和F关系数据记录表格15实验各计数点坐标

质量m不变，若a与F成正比，数据点(ai，Fi)近似在一条过原点的直线.16F/Na/(m·s-2)O合理标记坐标轴单位，须：①容得下所有数据；②图像占据坐标纸较大面积. 质量m不变，若a与F成正比，数据点(ai，Fi)近似在一条研究a

和m关系数据记录表格17实验各计数点坐标/cmT/sa/(m·s-2)m/kg0123456123451m/kg-1研究a和m关系数据记录表格17实验各计数点坐标/cmT/s18思考与讨论：某同学绘制的a-m图像如图，该同学认为从图像可以得到：合力不变，a与m成反比.如何评价该同学的观点？m/kga/(m·s-2)18思考与讨论：某同学绘制的a-m图像如图，该同学认为从图像

根据数学表达式，巧妙利用数学技巧将非线性关系化为线性关系，是物理学常用的研究方法.19maOaO1

m 根据数学表达式，巧妙利用数学技巧将非线性关系化为线性关系，五、误差分析系统误差

细线张力T<m0g；电源频率变化；偶然误差

质量测量；距离测量；标记数据点；减小误差方法

偶然误差可通过多次测量取平均值降低(例如多次测量小车质量，取质量的平均值)20五、误差分析系统误差

细线张力T<m0g；电源频率变化；课堂小结实验原理

①平衡摩擦力②T≈m0g(m0<<m)实验步骤数据分析：a-F图像a-1/m图像21课堂小结实验原理

21作业1.复习实验内容，设计两个记录实验数据的表格：

①研究a-F关系数据记录表格

②研究a-m关系数据记录表格2.完成教材87页“练习与应用”第2题(1)用逐差法计算加速度；(2)在教材坐标纸中绘制a-1/m图像22作业1.复习实验内容，设计两个记录实验数据的表格： ①研究a拓展思考本实验方案中由于无法测出绳中张力，当m0<<m，绳中张力T≈m0g试改进实验装置，测出绳中张力T大小。拓展思考本实验方案中由于无法测出绳中张力，当m0<<m，绳中实验:探究加速度与力、质量的关系郭雪鹏临泉一中22实验:探究加速度与力、质量的关系郭雪鹏22伽利略终结延续千年的关于运动的错误认识——运动需要力的维持.牛顿将其抽象概括为一条物理定律——牛顿第一定律.加速度描述物体运动状态变化的快慢，而力是改变物体运动状态的原因，惯性与质量有关.加速度、质量和合力三者间必然存在某种关联.本节通过实验探究三者的关系.25伽利略终结延续千年的关于运动的错误认识——运动需要力的维持.定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块

甲乙问题：哪种情况小车的加速度较大？小车受到的合力较大？说明分析过程. m不变，a与合力F有何关系？26定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块3定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块、钩码问题：哪种情况小车的加速度大？你是如何判断的？

27丙

丁合力F不变，a与m有何关系？定性探究三者关系演示实验木板、小车、木块、钩码4丙一、猜想假设假设1：m保持不变，a与F成正比， a∝F假设2：F保持不变，a与m成反比，a∝F为物体受到的合力.(自然偏爱简洁，从简单关系开始研究)28m1一、猜想假设假设1：m保持不变，a与F成正比，5m1研究思路：小车在重物牵引下做匀加速直线运动？1.如何测量小车质量？如何改变车的质量？天平测质量或用弹簧测力计测出重力2.如何测量小车匀加速运动的加速度?小车连接打点计时器，逐差法计算加速度3.如何提供并度量小车受到的合力F？29研究思路：小车在重物牵引下做匀加速直线运动？6二、设计实验问题：小车受到哪些力？合力是多少？

车的合力F=T-f如何解决阻力f的问题？有哪些解决方案?30纸带打点计时器mgFNTf二、设计实验问题：小车受到哪些力？合力是多少？7纸带打点计时木块沿斜面匀速下滑的条件是什么？重力沿斜面的分力与阻力有何关系？31Gsinθ=μGcosθ

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μ=tanθ

θGfFN能用这种方法抵消小车及纸带的阻力吗？木块沿斜面匀速下滑的条件是什么？重力沿斜面的分力与阻力有何关

平衡摩擦力：调节导轨倾角，小车连接纸带,不连接钩码.轻推小车，若小车能沿导轨做匀速运动,说明阻力恰好被平衡.32 9

钩码(质量设为m0)做匀加速直线运动，细线张力T<m0g.

若m0<<m(车的质量)，T≈m0g33Tm0g 钩码(质量设为m0)做匀加速直线运动，细线张力T<m0g.三、实验原理1、实验装置2、实验器材：电火花计时器、纸带、小车、导轨(带滑轮)、砝码若干、细线、刻度尺34三、实验原理1、实验装置113、实验步骤①在小车上放几个砝码增加小车质量,记录数值m②平衡摩擦力:安装实验器材,调整导轨一端高度,使得轻推小车(小车连接纸带)后能够做匀速直线运动③接通电源,用一元硬币牵引小车运动,打点结束关闭电源；取下纸带,选择、标记计数点.3、实验步骤④保持小车的质量m不变，改变小桶中硬币数目(每次增加2枚硬币).先接通电源,后释放小车.重复实验5次.在纸带上标记硬币个数.⑤标记计数点，用刻度尺测量各计数点坐标，将数据记录在表格中.用逐差法(或绘制v-t图像)计算各条纸带的加速度.④保持小车的质量m不变，改变小桶中硬币数目(每次增加2枚硬⑥保持小桶硬币数不变(3枚).在小车上增加1个砝码,测出其总质量M.先接通电源,打点稳定后,再释放小车.⑦每次增加1个砝码,重复实验5次.根据打点情况合理选择计数点,在纸带上标记小车质量.测量各计数点坐标,计算各条纸带的加速度，记录于表格.37⑥保持小桶硬币数不变(3枚).在小车上增加1个砝码,测出其总四、数据分析研究a

和F关系数据记录表格38实验各计数点坐标/cmT/sa/(m·s-2)硬币/个012345612345四、数据分析研究a和F关系数据记录表格15实验各计数点坐标

质量m不变，若a与F成正比，数据点(ai，Fi)近似在一条过原点的直线.39F/Na/(m·s-2)O合理标记坐标轴单位，须：①容得下所有数据；②图像占据坐标纸较大面积. 质量m不变，若a与F成正比，数据点(ai，Fi)近似在一条研究a

和m关系数据记录表格40实验各计数点坐标/cmT/sa/(m·s-2)m/kg0123456123451m/kg-1研究a和m关系数据记录表格17实验各计数点坐标/cmT/s41思考与讨论：某同学绘制的a-m图像如图，该同学认为从图像可以得到：合力不变，a与m成反比.如何评价该同学的观点？m/kga/(m·s-2)18思考与讨论：某同学绘制的a-m图像如图，该同学认为从图像

根据数学表达式，巧妙利用数学技巧将非线