4.2加速度与力、质量之间的关系-2024-2025学年高一物理同步教学课件（粤教版2019必修第一册）

第二节 加速度与力、质量之间的关系 粤教版（2019）高中物理必修第一册 第四章 牛顿运动定律 @HY 复习回顾 定性了解 定量计算 牛顿第一定律 物体运动状态改变的原因是什么 运动状态变化 速度变化 加速度 力 迫使 表现为 产生 产生 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。 思考：不需要计算加速度大小的情况下，如何判断加速度的大小？ 复习回顾 定性关系 定量计算 前面我们学习了： 当V0=0时： S= at2 1 2 a= 2S t2 变形得 ： 所以我们可以用 判断加速度的大小。 a= 2S t2 s相同，t越长，a____。 越小 S=V0t+ at2 1 2 影响加速度的因素 加速度a与力F的关系 在大小不同的外力（挂不同的钩码）作用下，比较两辆小车在导轨上通过相同位移的时间。 质量相同的小车，外力越大， 小车运动得快，运动时间越短。 复习回顾 定性关系 定量计算 加速度越大 4 加速度a与质量m的关系 在大小相同的外力作用下，其中一辆小车加砝码，另外一辆不加砝码，比较两辆小车在导轨上通过相同位移的时间。 大小相同的外力作用下，质量越大，小车运动得慢，运动时间越长。 复习回顾 定性关系 定量计算 加速度越小 5 定性关系： 当质量M 相同，加速度a 随合外力F 增大而增大． 当合外力F 相同，加速度a 随质量M 增大而减小． 复习回顾 定性关系 定量计算 影响加速度的因素 复习回顾 定性关系 定量计算 1、实验目的：探究a与F合关系，a与M关系. 2、实验方法：控制变量法 （1）保持小车的质量M不变，探究a与力F的关系. （2）再保持托盘和砝码的质量m不变，改变小车质量M，探究a与M的关系． 加速度与力、质量之间的定量关系 复习回顾 定性关系 定量计算 3、实验器材 滑块，光电门，数字计时器，气垫导轨，气源，细绳，导线，交流电源，天平，刻度尺，法码，重物，小桶． 加速度与力、质量之间的定量关系 复习回顾 定性关系 定量计算 4．实验原理 （1）重物和小桶重力为外力大小,天平测量物体质量 （2）测量滑块加速度大小 （3）用计算法或图像法处理数据 加速度与力、质量之间的定量关系 复习回顾 定性关系 定量计算 5、实验步骤 （1）用天平测量出滑块的质量M，并记录 （2）安装好实验仪器，滑块不系细绳 （3）将重物放入小桶并测量出总质量，系上细绳，将砝码放上滑块并记录质量 （4）保持滑块上砝码不变，增加重物质量重复几次，记录重物质量并求出相应加速度 （5）再保持重物质量不变，改变滑块上砝码重复几次，记录重物质量并求出相应加速度 （6）整理仪器。 加速度与力、质量之间的定量关系 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 当滑块质量不变时 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 加速度与外力的关系 结论：当物体质量一定，加速度与合外力成正比关系 6、数据处理 复习回顾 定性关系 定量计算 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 /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 加速度与质量的关系 结论：当物体所受外力一定，加速度与质量成反比关系 复习回顾 定性关系 定量计算 6、数据处理 （1）小桶和重物质量远小于滑块的质量 （2）作图时，尽量用多的点落在直线上 （3）遮光片宽度尽量小点 7、注意事项 8、误差分析 A 复习回顾 定性关系 定量计算 请用如下器材：打点计时器、小车、纸带、学生电源、天平、砝码、细绳、刻度尺，小桶、细砂、带滑轮的直轨道，设计一个实验方案，探究加速度与力、质量之间的关系。 匀速下滑 平衡摩擦力 利用打点计时器做实验 复习回顾 定性关系 定量计算 用天平测出小车和托盘的质量 M 和 m0 2) 按图把实验器材安装好，并平衡好摩擦力 3) 悬挂装有适量砝码的砝码盘. 先接通电源，再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，取下纸带。 利用打点计时器做实验 复习回顾 定性关系 定量计算 4) 保持小车质量M不变，改变托盘中砝码的质量，即改变小车所受牵引力F，重复步骤3 5）保持砝码和托盘总质量m不变，在小车上加砝码，即改变小车M，重复步骤3 6）选取几条理想的纸带，分别计算出各纸带对应的加速度. 根据实验数据，画出a—F，a-1/M图像. 利用打点计时器做实验 复习回顾 定性关系 定量计算 1．为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验，其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2两光电门时，光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距为x，砝码的质量为m.回答下列问题． 课堂练习 (1)实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？ (2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不符合条件的是________． A．m1＝5 g　 B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g (3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，则加速度的表达式为________(用Δt1、Δt2、D、x表示). D 2．图甲为某同学“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图，电火花计时器打点的时间间隔用T表示，小车的加速度可由小车后面拖动的纸带上打出的点计算得出，完成以下小题： 课堂练习 (1)电火花计时器使用________V(选填“6”或“220”)的________(选填“交流”或“直流”)电源． (2)实验之前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法如下：将木板的右端垫高，让小车在木板上运动，直到小车可以做________(选填“匀速”或“加速”)运动时为止． (3)实验时，应在释放纸带________(选填“之前”或“之后”)接通电火花计时器的电源．　 (4)如图乙为该同学打出的一条纸带，纸带上有O、A、B、C、D、E和F等计数点，测得O到C的距离为s1，C到F的距离为s2，用s1、s2和T表示出小车的加速度a＝________． 220 交流 匀速 之前 3．在探究物体的加速度与合外力的关系实验中： 某同学用图甲装置：保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂槽码的总重力mg作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a. 甲　　　　　　　　乙 课堂练习 (1)关于实验操作，下列说法正确的是______________________． A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂槽码，使小车在细线的拉力作用下能匀速下滑 C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力 (2)图乙中，出现A的原因_________________________________． 图乙中，出现C的原因___________________________________． 　 A 平衡摩擦力过度 平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力 乙 甲 对小桶：mg－T＝ma ① 对小车：T＝Ma ② 联立①②知 a＝g ③ T＝ ④＝＝ $$