高一物理探究加速度与力、质量的关系(1).ppt

4.2实验：探究加速度与力、质量的 关系 学习目标: 知识与技能 认真看书，明确用“比较”的方法测量加速度 ； 探究加速度与力、质量的关系；作出a-F、a - 1/m图象。 过程与方法 在学生实验的基础上得出aF、a1/m 的实验结论，并使学生对牛顿第二定律有 初步的理解。 渗透科学的发现、分析、研究等方法。 情感态度与价值观 通过对aF、a1/m的探究，在提高学生 实 验能力的基础上，体验探究带来的乐趣，激 发学习物理的兴趣。 重点与难点: 重点：对aF、a1m的探究 难点：对探究性实验的把握。 复习提问： 1. 物体运动状态改变快慢用什么物理量来 描述，物体运动状态改变与何因素有关? 关系是什么? 2物体的加速度与物体所受外力及物体的质 量之间是否存在一定的比例关系?如果存 在，其关系是什么? 我们的猜想是否正确呢，需要用实验来检验。这就 是我们这节课 所要研究的加速度与力、质量的关 系。 一、实验介绍 实验装置如图所示 我们用小车作为研究对象，通过在小车上增 减砝码可以改变小车质量；在小车上挂一根 细线，细线通过定滑轮拴一个小桶，小桶内 可以放重物，这时小车受到的拉力大致是小 桶及重物的重力，我们可以通过改变小桶内 的重物改变小车受到的拉力。我们研究小车 的加速度a与拉力F及小车质量m的关系时， 可先保持m一定，研究以与F的关系；再保 持 F一定，研究d与m的关系这是物理学中常 用的研究方法。 问题： 1. 如何根据现有器材测出小车的加速度? ( 用打点计时器) 2. 用打点计时器测加速度的方法和公式是什么? 如果物体做初速度为零的匀加速直线运动， 那么，测量物体加速度最直接的办法就是用 刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由 算出。也可以在运动物体上安装一条 打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来 测量加速度。 由于 ，如果测出两个初速度为零的 匀 加速运动在相同时间内发生的位移为x1、 x2，位移之比就是加速度之比，即 a1/a2= x1/x2。 问题： 在小车运动过程中不可避免的要受到摩擦力的作 用，这个摩擦力也会影响到小车的加速度，如何消 除摩擦力的影响呢? 把木板没有定滑轮的一端垫高，使小车重力沿斜面把木板没有定滑轮的一端垫高，使小车重力沿斜面 向下的分力与摩擦力平衡。向下的分力与摩擦力平衡。 二、实验过程 1保持小车质量不变，研究a与F的关系。 实验的基本思路：保持物体的质量不变，测 量物体在不同的力的作用下的加速度，分析 加速度与力的关系。 怎样才能直观地反映出口与F是否成正比呢? 可以借助图象，用横轴表示拉力，用纵轴表示加 速 度，通过采集数据作a-F图象。如加速度随拉力的 变化图线是一条过原点的直线，就说明a与F成正 比. 实验数据的分析：设计一个表格，把同一物体在 不 同力的作用下的加速度填在表中。为了更直观地 判 断加速度a与力F的数量关系，我们以以为纵坐标 、 F为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点。如果 这 些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比， 如 果不是这样，则需进一步分析。 分组实验，实验数据并输人计算机。(用Excel表格 处理数据) 得出结论: 2保持拉力不变，研究a与m的关系 实验的基本思路：保持物体所受的力相同， 测量不同质量的物体在该力作用下的加速 度，分析加速度与质量的关系。 实验数据的分析：设计第二个表格，把不同 物体在相同力的作用下的加速度填在表中。 根据我们的经验，在相同力的作用下，质 量越大，加速度a越小。这可能是“a与m成 反 比”，但也可能是“以与 成反比”，甚至是 更 复杂的关系。我们从最简单的情况人手，检 验是否“a与m成反比”。在数据处理上要用到 下面的技巧。 “a与m成反比”实际上就是“a与1/m成正比”， 如果以a为纵坐标、1/m为横坐标建立坐标 系，根据a-1/m图象是不是过原点的直线， 就能判断加速度以是不是与质量m成反比。 分组实验，实验数据输人计算机。(用Excel 表格处理数据) 得出结果: 由实验结果得出结论 在这个实验中，我们根据日常经验和观察到 的事实，首先猜想物体的加速度与它所受的 力及它的质量有最简单的关系，即加速度与 力成正比、与质量成反比。 如果这个猜想是正确的，那么，根据实验数 据以a为纵坐标、F为横坐标和以a为纵坐标 、 1/m为横坐标作出的图象，都应该是过原点 的 直线但是实际情况往往不是这样，描出的 点有些离散，并不是严格地位于某条直线 上，用来拟合这些点的直线也并非准确地通 变原点。 这时我们会想，自然规律真的是aF、 a1/m吗?如果经过多次实验，图象中的点 都 十分靠近某条直线，而这些直线又都十分接 近原点，那么，实际的规律很可能就是这样 的。 可见，到这时为止，我们的结论