第二节 牛顿第二定律（教学课件）物理沪科版2020必修第一册

第四章 牛顿定律 主讲教师：XXX 第二节 牛顿第二定律 目录 01 探究加速度与物体受力、物体质量间的关系 02 加速度与物体受力、物体质量关系 “嫦娥四号”探测器实现人类首次月球背面软着陆 足球赛场上，运动员开球时踢球的力使球由静止开始运动，球的速度变大；守门员对球的力改变了球的运动快慢和运动方向。可见，物体的加速度与物体受到的力有关 物体运动状态发生改变 速度发生了改变 产生了加速度 与力和质量有关 是否有关？ 加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？ 牛顿 1643年-1727年 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。 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 由上述定性的分析可知，物体的加速度与物体受力和物体质量都有关 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 提出问题 根据前面的定性分析我们知道，物体受力和物体质量都对加速度有影响，它们之间的定量关系如何？ 实验要说明什么问题? 怎么设计这个实验? a与F关系? a与m关系? （1）测量哪些量? （2）怎么测量? 控制一个量不变 控制变量法 保持物体质量m不变，改变物体受力，测a、F 保持物体所受拉力F不变，改变物体质量，测a、m a、F、m 质量 天平 加速度 ？ 力 ？ 探究方法：控制变量法 （1）保持物体质量m不变，改变物体受力，测a、F; （2）保持物体所受拉力F不变，改变物体质量，测a、m. 探究思路： 实验中需要测量哪些物理量？用什么测量工具，如何进行测量？ 探究装置： 实验原理与方案 根据牛顿第一定律，如果物体所受的力不为零，物体将无法保持静止或匀速直线运动状态，其运动状态将发生变化，即物体有了加速度。所以，力是使物体产生加速度的原因。由于物体具有质量，需要研究加速度与物体受力和物体质量之间的定量关系。本实验涉及 a、F、m 三个物理量，为了进一步确定它们之间的定量关系，可采用控制变量法。先保持物体质量不变，研究物体受力对加速度的影响；再保持物体受力不变，研究物体质量对加速度的影响；最后将两次研究的结论综合起来，得出物体受力和物体质量均变化时的加速度。 实验装置与方法 实验装置如图 在桌面上放置平直导轨，导轨一端固定有定滑轮，导轨上放置小车；细绳与导轨平行， 一端连接小车，另一端跨过定滑轮悬挂重物。本实验的对象为小车。研究小车质量和小车受力对小车加速度的影响。用天平测量小车与重物的质量；在小车中添加砝码以改变小车的质量。分体式位移传感器、频闪照片等均可用于测量小车的加速度。在实验时，采用适当的方法尽可能消除摩擦力对小车运动的影响。可以证明，当重物的质量远小于小车的质量时，小车所受拉力 F 的大小近似等于重物所受重力的大小。更换不同重物来改变小车所受的拉力大小。实验时，如何确定小车做匀加速直线运动？如何测量小车的加速度？若小车做的不是匀加速直线运动，应如何调整实验装置？ 测量工具：天平 可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。 注意砝码与槽码的区别 测量质量 T T 1.如何给小车施加一个可以测量的恒力T呢？ 直接用弹簧测力计拉小车，可以吗？还是借助定滑轮和钩码来拉？ m0g 2.细线给小车提供的拉力是小车受到合力吗？ 不计摩擦，小车： F合=T ≈ m0g 计摩擦，小车 ：F合=T-f≠T 如何才能消除摩擦力的影响呢？ 条件：槽码的质量要比小车的质量小很多 2.测量力 3.平衡摩擦力 G G1 FN f G1=f. G2 F 原则：利用重力的分力平衡摩擦力和斜面弹力。小车受到的合外力等于绳的拉力F 标准：将木板垫上薄木块，使小车在不挂钩码，但要连接纸带，观察纸带上点均匀即可） 注意：只需平衡一次摩擦力 ①方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用 测量小车移动的位移x，用 测量发生这段位移所用的时间t，然后由a＝ 计算出加速度a。 刻度尺 秒表 ②方法2：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度 ,小车做匀加速直线运动时，有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 4.测量加速度 实验操作与数据收集 释放小车，小车将在细绳拉力的作用下沿导轨做加速运动。保持小车的质量 m 不变，更换不同质量的重物，分别测量小车所受的拉力F和相应的加速度a，并将数据记录在表中。 保持重物不变，即小车所受拉力 F 不变，在小车内加入砝码，记录小车的质量 m，测量小车的加速度 a，并将实验数据记录在表中。 如果画出的图像在一条过原点的直线上，说明这两个物理量成正比。如果画出的图像是一条曲线，就较难确定这两个物理量间的定量关系。通常可从最简单的情