探究加速度与力质量的关系课件高一上学期物理人教版

实验：探究加速度与力、质量的关系牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。探究加速度与力（合外力）、质量的关系提出问题猜想或假设设计实验进行实验、实验步骤数据处理分析论证，误差分析得出结论评估交流力使物体的运动状态发生变化物体的速度大小或方向发生变化加速度a惯性：抵抗运动状态变化保持原来状态惯性与质量有关，质量越大惯性越大，运动状态越难改变物体的a与物体的合外力F，m有关猜想与假设此处的力应为合外力。受力一定时，质量越小，其加速度越大。质量一定时，受力越大，其加速度越大猜想：加速度a与F成正比加速度a与m成反比空车启动快，装满货物启动慢赛车启动快，普通车启动慢设计实验

谁的加速度，谁的合外力，谁的质量？小车的加速度，小车的合外力，小车的质量。三者间的关系设计实验

方法：控制变量在力F的作用下，质量m的物体加速运动，改变F或m，测a，整理数据、列表格、做图像，验证猜想

若其图像为过原点的直线，则m一定时，a∝F，

F一定时，a∝1/m，则验证猜想。可得F、m、a三者间的定量关系。怎样提供并测量物体所受的恒力为什么倾斜？小车时平衡态吗?F合=Gx+T-f若Gx（即mgsinθ）=f，二者相互抵消，这样F合=T，我们只考虑T分析小车受力TfFNG加速运动，非平衡态，加速度与合外力方向相同加速度什么方向？加速度方向沿斜面向下，那么可以沿斜面、垂直斜面正交分解，沿斜面方向求合外力。GxTfFN为什么倾斜？F合=Gx+T-f若Gx=f，二者相互抵消，这样F合=T，我们只考虑T，更方便TfFNGT=？盘和重物非平衡态，T≠G盘物2.1中探究小车速度随时间变化的规律实验中，需要倾斜吗？不需要，合力F合=Gx+T-f恒定即可，绳与板平行，本节实验仍要求平行。GxTfFN倾斜原因是为了平衡小车的摩擦，令Gx=f，F合=Gx+T-f二者相互抵消F合=T，方便讨论F合与a关系如何确定斜面的倾角？令Gx=f不挂重物，连接打点计时器，手轻推小车观察其运动，若匀速，则Gx=f，角度正好；若加速，则Gx＞f，倾角偏大；若减速，则Gx＜f，倾角偏小注意，不能静止，讨论。TfFNGbj小车质量改变后，还需要重新平衡摩擦吗？GxTfFNG盘物T拉力T等于砝码或重物的重力吗重物同小车一样加速向下运动，显然不平衡，且G盘物＞T小车质量改变后，不需要重新平衡摩擦，因为Gx=f，即mgsinθ=μFN，即mgsinθ=μmgcosθ，得sinθ=μcosθ，与小车质量无关。注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，即M车＞＞m砝M车＞＞m物，F合=T≈m物g小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。GxTfFN1.用天平测出小车的质量。2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。4.改变重物（钩码）质量（即改变小车所受合力F合=T≈G物），多测几组据。5.控制重物（钩码）质量不变，改变小车质量，再测几组数据。实验步骤【数据处理】小车质量一定m车m车m车F合=T，M车＞＞m物，F合=T≈m物g（改变）m物加速度F合=T一定，M车＞＞m物，F合=T≈m物gm物一定m物m物m物（改变）小车质量m车加速度M车＞＞m物，F合=T≈m物g加速度①利用打出来的点，测速度，描点，连线，做v-t图像，斜率求a。

②△x=aT2，求a结论m车一定时，如图所示，则a∝F合，F合=ka

即F合=km车a

误差分析①因实验原理不完善引起的误差，本实验用盘和砝码的总重力G物代替小车所受合外力即拉力T，实际G物＞T，只有盘和砝码的总质量远远小于小车质量时，T接近G物，但误差没有消除。②平衡摩擦不准造成的误差①说明倾角过大，（Gx=mgsinθ＞f），F合=T=0时，已经有加速度a平衡摩擦力时，平衡过大了Gxf②说明倾角过小，（Gx=mgsinθ＜f），F合=T≠0时，还没有加速度a平衡摩擦力时，平衡不够a0F①②小车质量不变，改变拉力①说明倾角过大②说明倾角过小③纸带和细绳不严格与木板平行（否则拉力T不等于小车合力）。④其他质量测量不准确，距离测量不准确等a0①②拉力不变，改变小车质量参考案例2不需要测a，需测出小车的位移，仍要求：？参考案例2误差分析①因实验原理不完善引起的误差，M车＞＞m物，F合=T≈m物g②纸带和细绳不严格与木板平行③黑板擦未及时压住拖绳，或只压住一根④测量误差等结论：m车一定时a∝F，

F一定时a∝1/m(1)①实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力需要进行的一项操作是(

)A．调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动D.将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动

图为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．砂和砂桶的质量为m，小车和砝码的总质量为M。.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．②下列做法正确的是（

）A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴小车上C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度E.实验结果采用描点法画图像是为了减少误差F.实验结果采用a-1/m坐标图像，是为了根据图线直观地做出判断(2)实验中要进行质量的选取，以下最合理的一组是(

)A．M＝200g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gB．M＝200g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gD．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g(3)下图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点计时点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：SAB＝4.22cm、SBC＝4.65cm、SCD＝5.08cm、SDE＝5.49cm、SEF＝5.91cm、SFG＝6.34cm.已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度＝______m/s(结果保留2位有效数字)．(5)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，小车上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到上图中甲、乙两条直线·设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的小车与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由上图可知，m甲_____m乙

，μ甲_____μ乙

（填“大于”、“小于”或“等于”)(4)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上，挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：