科学探究加速度与力质量的关系课件高一上学期物理

第五章

牛顿运动定律第2节科学探究：加速度与力、质量的关系1.力是改变物体运动状态的原因2.质量越大，惯性越大，物体的运动状态越难改变牛顿第一定律v

发生了变化产生了a

产生了a

惯性定律a与物体的合外力F，m有关

知识点：探究加速度与力、质量的关系日常生活中，我们常见到如图所示的情境：若帮忙推车的人越多，推力越大，车的速度改变就越快；相同推力下，若汽车是空车，则比满载时速度改变快。可见，汽车获得的加速度与其质量和所受外力有关。加速度与力、质量有怎样的关系呢？控制变量的方法是指在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的独立因素加以人为控制，使其中只有一个因素按照特定的要求发生变化，而其他因素保持不变，以利于寻找事物发展变化的规律的方法。（1）探究加速度与力、质量的关系。（2）学习用控制变量法探索物理规律。1.实验目的：2.实验方法：控制变量法3.实验思路：将小车置于水平木板上，通过滑轮与砝码相连。小车可以在砝码的牵引下运动。(1)加速度与力的关系保持物体的质量不变，测量不同力下的加速度，分析加速度与力的关系。(2)加速度与质量的关系保持物体受力不变，测量不同质量下的加速度，分析加速度与质量的关系。补偿阻力——在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态。如何测量小车受到的合外力？TfF合=T-f所挂重物的质量远小于小车的质量，在此条件下，所挂的重物重力大小便可近似认为等于作用于小车的合外力大小。4.实验步骤（1）将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。（2）用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布均匀为止。（3）在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量远小于小车质量。（4）将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，稍后再将小车由静止释放。打点计时器再纸带上打出一系列点，据此计算处小车的加速度。保持小车质量不变，增加重物的质量（重物总质量仍远小于小车质量），重复实验，将小车所受的不同拉力与相应计算出的加速度记录下来。（5）保持重物不变，增加或减少小车上的法码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来。5.数据分析探究加速度与受力的关系（m不变）（1）把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中:实验序号12345…拉力F/N加速度a/（m·s-2）例：实验序号12345…拉力F/N0.1460.3020.4280.5920.751加速度a/（m·s-2）0.100.200.300.400.50如何处理数据能更直观的得出结论？（2）作a-F图像的方法:以a为纵坐标、F为横坐标,根据数据作a-F图像,用曲线拟合测量点,找出规律,分析a与F的关系。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5m一定时，a∝F探究加速度与质量的关系（F不变）（1）把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度填在表中:实验序号12345…质量m/kg加速度a/（m·s-2）实验序号12345…质量m/kg0.8610.6920.4700.3520.290加速度a/（m·s-2）0.4000.5000.7501.0001.200例：m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.21/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5（2）根据数据作出a-m图像

F一定时，a∝1/m6.实验结论F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.51/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5m一定时，a∝FF一定时，a∝1/m(1)补偿阻力:在补偿阻力时,不要把悬挂重物的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,且要让小车拖着纸带匀速运动。7.注意事项(2)不重复补偿阻力:整个实验补偿阻力后,不管以后是改变槽码总质量还是改变小车和砝码的总质量,都不需要重新补偿阻力。(4)一先一后一按住:改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达定滑轮前按住小车。(5)作图:作图时,两坐标轴的比例要适当,要使尽可能多的点落在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线两侧。离直线较远的点是错误数据,应舍去不予考虑。(3)实验条件:每条纸带都必须在满足小车的质量远大于槽码的总质量的条件下打出。只有如此,槽码的总重力才可视为小车受到的拉力。a/m·s-2F/N木板倾角过大，补偿摩擦力过度0或木板倾角过小，补偿摩擦力不足木板没有倾斜，未补偿摩擦力8.误差分析1.实验探究加速度与力、质量的定量关系，下列认识正确的是（）A．F、m和a三个物理量都有直接测量的工具B．实验时为消除摩擦力对小车运动的影响，要将木板无滑轮的一端垫高，直到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来C．实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的重力小D．根据实验数据，得到的F不变时的a-m图象是过原点的倾斜直线C2.在保持小车质量M不变,探究加速度a与合力F的关系时,把小盘及砝码的总重力当作小车所受的合力F,小车质量M和小盘及砝码质量m分别选取下列四组值。若其他操作都正确,要使所画出的a-F图线较准确,应选用的一组测量值是

(

)A.M=500g,m分别为50g、70g、100g、125gB.M=500g,m分别为20g、30g、40g、50gC.M=200g,m分别为50g、70g、100g、125gD.M=100g,m分别为30g、40g、50g、60gB3.“探究加速度与力、质量关系”的实验装置及数字化信息系统如图甲所示。实验中保持钩码质量不变,通过在小车中增减重物来改变小车质量。钩码的质量为m,小车的质量为M,重力加速度为g。