4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 —【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件

4.2 探究加速度与力、质量的关系 1、速度是描述物体位置变化快慢的物理量 2、加速度是描述物体速度变化快慢的物理量 （运动状态） （或运动状态变化快慢） （1）质量 （2）受力 例如：一般小汽车从静止加速到100km/h，只需十几秒的时间，而满载的汽车加速就慢的多。 例如：竞赛用的小汽车，安装着强大的发动机，可以获得更大的加速度。 问题：物体运动状态变化的快慢（即加速度）和什么有关？ 力F相等，质量m1<m2 定性讨论1 理 论 推 理 m1加速度大，m2加速度小 结论：当物体质量一定时，受力越大，加速度越大；受力越小,加速度越小 结论：当物体受力一定时，质量越大，加速度越小；质量越小,加速度越大。 质量m相等，力F1<F2 定性讨论2 F2加速度大，F1加速度小 m m F1 F2 m1 m2 F F ：控制变量法 实验的探究思路确定为两个方面： 1、控制质量不变，探究加速度与外力的关系； 2、控制外力不变，探究加速度与质量的关系。 实 验 探 究 一、研究方法 质量、力与加速度分别如何测量？ 质 量 加速度 外力 如何保持质量不变 或 保持外力不变呢？ 天平 打点计时器 弹簧测力器 实验器材：小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平。 此时的拉力F是小车所受的合力吗？ F G f N 方案一：阻力补偿法 把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。 G f N 调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。（可以通过观看纸带上的点迹是否均匀，来判断是否平衡摩擦力） 注意：拉力近似等于钩码重力要求钩码的质量远小于小车的质量 控制小车质量m不变，改变钩码个数，即改变F大小，求加速度a 结论：当物体质量一定时，物体的加速度与外力成正比 钩码　 小车　 打点计时器　 纸带 F1 a2 F2 F3 a1 a3 、、、 、、、 实验1：a与F的关系 2.取下纸带计算加速度a1填表 3.改变钩码总重力为F2重复以上步骤填表 4.按照填表的数据作a-F图像 m一定 F a a F 1.在钩码重力为F1时释放小车 m * 若有甲、乙、丙三位同学分别作出以下图像，请分析截距的意义和图像不过原点及弯曲的原因 截距表示一开始有F而无a； 原因是：未（完全）平衡摩擦力，长木板倾角过小。 截距表示一开始有F而无a； 原因是：平衡摩擦力过度，长木板倾角过大。 弯曲表示当力增大到一定程度，a与F不成正比； 原因是：钩码质量没有远远小于小车质量，拉力与钩码重力不相近。 实验1：a与F的关系 a F 甲 a F 乙 a F 丙 控制小车外力F不变，改变小车质量m， 求加速度a 结论：当物体受力一定时，物体的加速度与质量成反比 m a m2 a2 m3 a3 m1 a1 m1 a1 m3 a3 m2 a2 、、、 、、、 实验2：a与m的关系 F一定 m a a m 钩码　 小车　 打点计时器　 　 纸带 F a 方案二：比值法 一个钩码 　 两个钩码　 将夹子松开后再按下， 测量小车的位移 小车运动时间t相同 结论：当物体质量一定时，物体的加速度与外力成正比 控制小车质量m相同，使拉力F不同 实验1：a与F的关系 m 夹子 X1 X2 F1 F2=2F1 m * 一个钩码 　 将夹子松开后再按下， 测量小车的位移 小车运动时间t相同 结论：当物体质量一定时，物体的加速度与外力成正比 控制拉力F相同，使小车质量m不同 实验2：a与m的关系 夹子 X1 X2 F m F 2m * 结论 加速度与力成正比，与质量成反比。 思考： 为了避免“钩码质量不远小于小车质量时产生误差”，有什么方法可以准确测出小车所受合力吗？ 力传感器准确测力 $$