5.2 科学探究：加速度与力、质量的关系—【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第一册课件

第2节 科学探究：加速度与力、质量的关系 什么是物体运动状态的改变？根据牛顿第一定律，物体运动状态改变的原因是什么？ 复习思考： ？ 物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化 力是改变物体运动状态的原因 力 运动状态变化 速度变化 产生加速度 力是产生加速度的原因 F1<F2 m1<m2 m F1 m F2 m1 F m2 F 定性讨论 定性讨论 讨论1：加速度的大小与力有什么关系？ 讨论2：加速度的大小与质量有什么关系？ 结论：物体受力相同时，质量越大，加速度越小。 结论：对同一物体，受力越大，加速度越大。 加速度 与力和质量有关 ? 定量关系 猜测： ？ [实验目的]　 1.探究加速度与力、质量的定量关系. 2.学会习用控制变量法探索物理规律. 3.会测量加速度、力和质量，能作出物体运动的a－F、a－ 图象. 实验器材 一端附有定滑轮的长木板、小车、砝码、重物、细绳、垫块、打点计时器、 纸带、天平、刻度尺、交流电源. 【实验步骤】 1.安装实验器材: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.平衡摩擦力:用薄垫块将一端垫高,调整其倾斜程度,直到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.悬挂重物:在细线一端挂上重物,另一端通过定滑轮系在小车前端。 4.收集纸带数据:将小车靠近打点计时器后开启打点计时器,并让小车由静止释放,打点计时器在纸带上打出一系列点,据此计算 出小车的加速度。 5.改变小车受力: (1)保持小车的质量不变,通过增加槽码的数量,增加重物的质量(总质量仍远小于小车质量)。接通电源后放开小车,用纸带记录小车的运动情况。取下纸带。并在纸带上标上号码及所挂槽码的总重力m1g。 (2)重复步骤4,多做几次实验,并记录好相应纸带的编号及所挂槽码的总重力m2g、m3g… 6.改变小车质量: (1)保持重物(小车所受的拉力)不变,通过增加或减少小车上的砝码的方式,改变小车的质量,接通电源后放开小车,用纸带记录小车的运动情况。取下纸带,并在纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M1。(2)继续在小车上增加砝码,重复步骤6,多做几次实验,在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2、M3… 7.求加速度:用公式Δx=aT2,求得小车的加速度a,将得到的数据填入相应表格中,以便进行数据处理。 数据分析 1.列F、a数据收集表: 把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中: 物理量 1 2 3 4 5 6 作用力(槽码的重力) 加速度a 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。 3.列M、a收集表格: 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: 物理量 1 2 3 4 5 6 小车和砝码质量M 加速度a 4.作a - 图像的方法: 分别以a为纵坐标、M和 为横坐标,根据数据作a-M图像和a- 图像,分析a与M的关系。 实验结论: (1)对同一物体,当M不变时,物体的加速度a与所受力F成正比。 (2)对不同物体,当F不变时,物体的加速度a与质量M成反比。 A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 B.按图装好实验器材 C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶 D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，打点计 时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量 E.保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增 加后的M值，重复上述实验 F.分析每条纸带，测量并计算出加速度的值 G.作a－M关系图象，并由图象确定a与M的关系 例1(1)用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系，甲同学设计的实验步骤如下： 解析　实验中把小桶及其中砂子的重力之和看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力且应排在步骤B之后.电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6 V以下交流电源上.作a－M关系图象，得到的是曲线，很难进行正确的判断，必须“化曲为直”，改作a－ 关系图象. ①甲同学漏掉的重要实验步骤是 ，该步骤应排在步骤 之后. ②在上述步骤中，有错误的是步骤 ，应把 改为 . 答案 平衡摩擦力 B ③在上述步骤中，处理不恰当的是步骤 ，应把 改为