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

第四章 牛顿运动定律 探究加速度与力、质量的关系 实验: 物体的加速度a 可能和哪些因素有关? 思考 m F1 m F2 F1<F2 m2 F m1<m2 m1 F 当物体质量一定时，物体的加速度随着力的增大而增大。 当力一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。 一、猜想 假设和猜想： 加速度（a）与 力（ F ）成正比； 加速度（a）与质量（ m ）成反比 二、研究方法： 控制变量法 m不变，研究a与F关系 F不变，研究a与m关系 1、如何测量物体质量(m)、加速度(a)和受到的力(F)? 2、怎样设计实验步骤? 怎样选用和调试实验器材? 3、如何采集实验数据，怎样对实验数据进行分析? 三、设计实验方案 1、如何测量物体质量(m)、加速度(a)和受到的力(F)? 三、设计实验方案 2）怎样测量（或比较）物体的加速度a? 3）怎样提供并测量物体所受的恒力F ? 利用打点计时器，纸带测速度，求出加速度！ 1）用天平测质量 m不变，研究a与F关系 哪个F? mg FN F引 f摩 摩擦力如何处理？ 抵消？ 测量？ G N f Ｘ y 平衡摩擦力问题 小车质量改变斜面角度不用改变 θ 方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。 实验方案 钩码的总重力G当作小车受到的拉力F 从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a 用天平测出小车的质量m 当小车的质量钩码质量时， 近似认为小车所受拉力等于钩码的重力！ 思考1：小车所受拉力等于钩码的重力吗？ 近似： 小车的质量钩码质量 若绳子拉力能精确测出, 以下情况是否需要m车m物？ 2.怎样设计实验步骤? 怎样选用和调试实验器材? 三、设计实验方案 1）小车m不变，改变重物重力从而改变F，研究a与F关系 2）拉力F不变，小车上增加砝码改变小车质量，研究a与m关系 三、设计实验方案 3.如何采集实验数据，怎样对实验数据进行分析? T T T x1 x2 x3 x4 x5 T x6 T T 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 当小车质量不变时 次数 F/N a/m ·s -2 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 数据处理：加速度与力的关系 如何更直观地处理数据？ 控制m不变 增减钩码质量以改变F 测小车加速度a 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: 没有平衡掉摩擦力 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 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 当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2 1 2 3 4 5 数据处理：加速度与质量的关系 /kg -1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83 m 1 0.400 0.861 0.500 0.692 0.750 0.470 1.000 0.352 1.200 0.290 控制F不变 改变小车质量m 测小车加速度a 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 m 光滑水平面 F 本实验的目的： 验证物理量a、F、m之间是否存在 a与F成正比，a与m成反比的关系。 有没有简单一点的方法呢？ m一定时： F一定时： 验证： 需要计算加速度a吗？ m 光滑水平面 F 小车做的是初速度为0的匀加速直线运动！ m一定时： F一定时： 只需验证： （ ） （ ） m 光滑水平面 F 怎样确定时间一定呢？ 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。 实验方案 注意:只有当盘和砝码的总质量远小于小车的质量时,小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力. 实验方案 保持 m不变 保持 F不变 探究加速度与力的关系 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’=