4.2 探究加速度和力、质量直接关系—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册课件

§ 4.2 探究加速度和力、质量直接关系 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。 温故知新: 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。 牛顿 1643年-1727年 力是改变物体运动状态的原因 速度是描述物体运动状态的物理量 物体运动状态改变即速度改变 速度改变即物体加速度不为零 力是产生加速度的原因 加速度a与力F有关 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。 温故知新: 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。 牛顿 1643年-1727年 惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 唯一决定因素：质量 加速度a与质量m有关 提出问题 物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？ 研究方法： 保持m不变，研究a与F的关系; 保持F不变，研究a与m的关系。 控制变量法 猜想： m一定， a∝ F； F一定， a∝1/m。 思考：如何设计实验? 明确几个问题: 2.如何由实验得出结论? 1.怎么设计这个实验? 1.测量哪些量? 2.怎么测量? 数据处理： m不变时，a与F关系； F不变时，a与m关系。 a、F、m m： a: F: 天平 求出物体所 受的合力 打点计时器 实验设计:参考方案一:用打点计时器探究 小车: 打点计时器:测量小车运动过程中的加速度 钩码:重力提供拉力 研究对象,可用天平称其质量 合力F=? ? 通过观看纸带上的点迹是否均匀，来判断是否平衡摩擦力 1.平衡摩擦阻力：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。 思考：如何判断物体是否做匀速直线运动？ 思考：平衡摩擦力后小车所受合力是多少？ 合力等于绳的拉力 F合=FT 思考：绳的拉力又是多少？ 绳的拉力近似等于槽码重力 F合=FT ≈ G槽 思考：为什么绳的拉力不等于槽码重力？ 槽码不是匀速直线运动 实验设计：注意环节 2.要求：槽码的质量远小于小车的质量 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 实验步骤: 1.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.改变钩码质量，多测几组数据。 5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 6.设计表格，记录实验数据。 数据处理 牵引力 F = N 次数 小车质量m = (M+mi )/Kg 加速度 a / m·s－2 1 2 3 4 5 在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度 ai ( i = 1、2、……)，并记录在表格中 m/ kg a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2 1 2 3 4 5 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 问题1 a — m 为曲线能否说明a 与m 成反比？ 问题2 如何进步研究？ 数据处理 1/m (kg -1) 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 1/m (kg -1) a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2 1 2 3 4 5 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 实验结论： m一定时，a∝F F一定时，a∝1/m F a 0 某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是: 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不彻底 F a 0 平衡摩擦力过度 1/m (kg -1) a/m·s -2 0 不在满足小车质量远大于小盘及砝码质量 保持小车 质量不变 参考方案二:对比实验 保持拉力 不变 光