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（2019）必修第一册

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 艾萨克·牛顿爵士（1643年1月4日—1727年3月31日），物理学家、数学家、科学家和哲学家，同时是英国当时炼金术热衷者。他在1687年7月5日发表的《自然哲学的数学原理》里提出的万有引力定律以及他的牛顿运动定律是经典力学的基石。牛顿还和莱布尼茨各自独立地发明了微积分。他总共留下了50多万字的炼金术手稿和100多万字的神学手稿。 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 比赛用汽车 一般用汽车 启动快 启动慢 质量一定时，受力越大，其加速度越大。 复习思考： 牛顿第一定律也叫惯性定律，惯性：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。质量是惯性的唯一量度。 空车 装满货物 启动快 启动慢 受力一定时，质量越小，其加速度越大。 一、实验目的 定量分析a、F合、m的关系。 二、实验原理 控制变量法 （1）当m一定时，研究a与F的关系； （2）当F一定时，研究a与m的关系。 三、实验设计 小车为研究对象，可用天平称其质量M； 打点计时器：测量小车运动过程中的加速度a； 砝码盘和砝码：重力mg提供拉力； 合力F=? G FN T f 三、实验设计 平衡摩擦力： G FN f G1 G1平衡摩擦力f。 小车为研究对象，可用天平称其质量M； 打点计时器：测量小车运动过程中的加速度a； 砝码盘和砝码：重力mg提供拉力。当M＞＞m时，可近似认为小车所受的拉力F等于mg。 四、实验步骤 1．用天平测出小车M、砝码和砝码盘的总质量m，把数据记录下来； 2．安装好实验装置，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力； 3．控制小车质量不变，用细线将砝码盘与小车相连（砝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．改变砝码盘内砝码个数，多测几组数据； 5．保持砝码盘内砝码个数不变，改变小车质量，再测几组数据。 五、数据处理 1．实验数据的记录处理：M一定，a与F关系 次数 F(N) a(m/s2) 1 2 3 4 5 0.10 0.146 0.20 0.302 0.30 0.428 0.40 0.592 0.50 0.751 F/ N a/m·s -2 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 结论：M一定时， a∝F 五、数据处理 2．实验数据的记录处理：F一定，a与 M的关系 次数 M/kg a/m ·s -2 1 0.400 0.861 2 0.500 0.692 3 0.750 0.470 4 1.000 0.352 5 1.200 0.290 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 五、数据处理 2．实验数据的记录处理：F一定，a与 M的关系 次数 M/kg a/m ·s -2 1 0.400 0.861 2 0.500 0.692 3 0.750 0.470 4 1.000 0.352 5 1.200 0.290 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 1/M kg -1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 五、数据处理 2．实验数据的记录处理：F一定，a与 M的关系 次数 M/kg a/m ·s -2 1 0.400 0.861 2 0.500 0.692 3 0.750 0.470 4 1.000 0.352 5 1.200 0.290 1/M kg -1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 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 /kg -1 M 1 结论：F一定时，a∝1/M 六、实验结论 （1）M一定时， a∝F （2）F一定时，a∝1/M 七、注意事项 1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动； 不连接砝码 实验过程中，会改变小车质量，此时不需要再次平衡摩擦力。 调节长木板倾角，当打