4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

2、实验：探究加速度与力、质量的关系 1 牛顿第一定律（惯性定律） 1 内容：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为止. 2 反映 ⑴ 力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态原因。 ⑵ 物体不受外力 （或所受外力合力为零） 时，总保持匀速直线运动状态或静止状态 ⑶ 物体具有一种固有属性——惯性。物体的惯性大小完全取决于质量，与其它因素无关 知识回顾 2 有外力作用 力是产生加速度的原因 力越大 加速度越大 速度改变越大 运动状态改变越大 有加速度产生 速度改变 物体运动状态改变 力是改变物体运动状态原因 科学思维 3 物体质量越大 质量是物体惯性大小的量度 运动状态越难改变 相同外力作用下，速度变化越慢 加速度越小 科学思维 4 物体的加速度 a 可能和哪些因素有关？ m F1 m F2 F1<F2 m2 F m1<m2 m1 F 当物体质量一定时，受力越大，加速度也越大。 当物体受力一定时，物体的质量越大，加速度越小。 注意：这里的力指的是物体所受的合外力 初步设想 5 一、实验思路 请说出你的设计思路并和同学们讨论确定实验探究方案。 1、你认为应该如何完成这个探究实验？ 2、比如，研究什么物体？ 5、如何测量该物体受到的力？ 4、如何测量该物体的加速度？ 3、怎样分析数据？ 6 一、实验思路 1、实验目的 2、实验设计 加速度a与力F的关系 加速度a与质量m的关系 1、测量哪些量 2、怎么测量 控制变量法 m： a: F: 天平 打点计时器 物体所受的合力 a、F、m 3、进行实验 4、利用表格分析数据 7 二、物理量的测量 1、质量的测量 托盘天平 为了改变小车的质量，可以在小车中增减砝码的数量。 8 二、物理量的测量 求小车的加速度 （逐差法） 也可求几个计数点的瞬时速度，然后利用公式 计算加速度的大小 2、加速度的测量 Δx1 Δx2 Δx3 Δx5 Δx4 Δx6 9 二、物理量的测量 3、力的测量 孤力物体是不存在的，所以实验中的F是合力。 F mg FN f T 10 如图一个木块正在倾角为θ的三角斜面上匀速下滑 将轨道的一端垫高可以近似抵消小车、纸带所受的摩擦力。 重力与支持力的合力与滑动摩擦力大小相等、方向相反 G G1 FN f G1平衡摩擦力f 平衡摩擦力 G2 11 二、物理量的测量 3、力的测量 T 即小车受到合外力近似等于砝码的重力。 平衡摩擦力   ≈ G砝码 当砝码质量比小车质量小得多时（≤1/6） 绳子的拉力近似等于砝码的重力 12 三、实验方案①——对比实验研究a与F、m的关系 怎样测量a、F和m三个物理量？ ①如何测量小车的质量m？ 如何改变m？ ②如何测量小车受到的拉力F？如何改变F？ ③轨道存在摩擦，怎么克服小车受到的摩擦力？ ④如何对比加速度a 钩码的质量远小与小车的质量 轨道略微倾斜 三、对比实验演示 小车质量相同，m不变时，a与F成正比。 小车受的拉力相同，F不变时，a与m成反比。 实验结论： 动画模拟：对比实验研究 a 与 F、m 的关系 质量保持不变 合外力保持不变 15 表一：小车质量相同 第一次 第二次 F S F′ S′ 小车1 小车2 表二：小车受的拉力相同 第一次 第二次 m S m′ S′ 小车1 小车2 m不变时，a与F成正比。 F不变时，a与m成反比。 三、实验方案①——对比实验研究a与F、m的关系 0.1N 0.1N 45.0cm 45.6cm 0.1N 0.2N 25.1cm 50.5cm 200g 200g 38.1cm 38.4cm 200g 400g 30.2cm 60.8cm 16 三、实验方案② P90 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 实验仪器 三、实验探究②P90——探究加速度与力关系实验操作 19 小车质量一定 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 四、数据处理：加速度与力的关系 如何更直观地处理数据？ 21 外力一定 m/ kg a/m·s -2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6