4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件 -2022-2023学年高一上学期物理人教版必修1

牛顿第一定律 物体运动状态改变的原因是什么 力 迫使 运动状态变化 表现为 速度变化 产生 加速度 产生 力是产生加速度的原因 复习思考： 影响物体加速度的因素？ 生活实例 物体的加速度与物体所受外力以及物体的质量有关 问题 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 2 实验:探究加速度与力、质量的关系 m 一定时，F 大，加速度大 a ∝ F 猜 F 一定时，m 大，加速度小 猜 a ∝ 1 m — 方法：控制变量法 研究对象：小车 一、M一定：加速度 a 与合外力 F 的关系： 1、装置设计： 如何测量加速度？ 如何测量小车受到的拉力？ 实验探究 问题1： 问题2： 小车 纸带 打点计时器 砝码 砝 码 G f F FN 问题3： 如何减小摩擦力的影响？ ①平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板。 G FN f 平衡摩擦力f。 ②注意： 平衡摩擦力时小车连接纸带 小车不挂钩码 钩码重力等于绳子拉力吗？ ③摩擦力平衡掉的特征：小车不挂钩码时做匀速直线运动，纸带上点迹均匀。 ④用天平测出小车和小盘和砝码的质量 M 和m，注意:即M >> m时，F=mg G F a a 2、实验过程 （1）用天平测出小车和小盘的质量 M 和m，并记录数据 (要求：M >> m) （2）按实验装置图把器材安装好，不要把悬挂小盘绳系在小车上。 （3）平衡摩擦力 （4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，记录牵引力。 （5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为砝码，重复上述实验。 （6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材。 3、数据分析： 用纵坐标表示加速度 a，横坐标表示牵引力F作a — F 图象 次数 牵引力F/N 加速度a 1 2 3 4 5 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.30 0.10 0.15 0.21 0.26 F/N a/m·s－2 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.20 0.40 0.60 a — F 图象是一条过原点的倾斜直线 M一定，a ∝F F a 0 F a 0 未平衡摩擦力或未完全平衡掉摩擦力。 平衡摩擦力时倾角过大。 二、F一定:加速度 a 与物体的质量 m 的关系 1、装置设计： 通过在小车上加减砝码改变小车的质量。 改变小车质量后不需要重新平衡摩擦力。 2、实验过程： （1）用天平测出小车质量 M ，并记录数据。 （2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上 （3）平衡摩擦力 （4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，标注小车质量。 （5）保持小盘和砝码质量不变，在小车增加砝码质量为m1，重复上述实验 （6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材。 次数 小车质量m 加速度a 1 2 3 4 5 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？ a 0 m 3、数据处理： a 0 m m 1 a — 图象是一条过原点的倾斜直线 1 — m 结论：在牵引力一定时， a 与m 成反比 F a 0 a 0 m m 1 1、要平衡小车的摩擦力; 2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量; 3、图象法处理实验数据技巧. 课堂小结：注意 17 方案二： 比较法 方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。 注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。 1.怎样测量（或比较）物体的加速度？ 2.怎样提供和测量物体所受的拉力F ？ 1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系 实验方案原理：如图所示 x1 x2 F1 F2 F1, F2，在相同的时间内: x1= a1t2 x2 = a2t2 a1/ a2=x1/x2 测量出x1 、x2 2、控制F相同，探讨加速度a与m的关系 保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系 小车质量M= g,小车上砝码质量m= g,小盘质量M’= g 次数 小车1 小车2 1 2 3 4 5 位移x1/cm 位移x2/cm (M’+m’2)（g） (表示F2大小) 盘中砝码m’2（g） 300 0