《实验：探究加速度与力、质量的关系》课件胡立华的新.ppt

牛一定律：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。 牛一定律，又称惯性定律；物体保持原来匀 速直线运动状态或静止状态的性质，称为惯 性；物体的惯性只和质量有关，质量越大， 惯性越大。 由牛一定律可知： 物体不受外力 所受合外力为零 物体处于静止或匀速直线运动 状态，即运动状态不变。 那么设想：如果物体所受合外力不为零，则物体运 动会怎样？ 物体不受力时 的运动情况 点球 守门员扑球 法拉利F2003-GA赛车与 著名战斗机“飓风2000” 思考： 物体加速度a和哪些因素有关？ 你是怎么知道的？ 第二节 心动 不如行动 学习目标 ： 1、学会通过实验探究物体加速度与 力、质量的关系 2、在实验中掌握打点计时器的用法 3、对实验数据进行科学处理 对实验结果进行归纳分析 1、物体受到的合外力不为零是物体产生 加速度的原因，即力是物体产生加 速度的原因。 回忆分析 2、质量也将决定物体加速度的大小。 加速度大小与物体受力大小有关 加速度还与物体质量有关 质量一定时，受力越大，其加速度越大 受力一定时，质量越小，其加速度越大 。 这里的力指物体所受合力 明确几个问题: 1.实验要说明什么问题? 3.如何由实验得出结论? 2.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? 数据处理 控制一个量 不变 a、F、m m： a: F: 天平 打点计时器 物体所受的 合力 研究方法：控制变量法 保持物体的质量不变，测量物体在不同 作用下的加速度，分析加速度与合外力 的关系。 保持物体所受力合外力相同，测量不同 质量的物体在该力下的加速度，分析加 速度与质量的关系。 制定实验方案、设计实验 小车、打点计时器、纸带、 学生电源、一端带滑轮的长木板、细 线、刻度尺、天平、钩码 2.物体的质量用测量天平 1.怎样测量物体的加速度？ 3.怎样给小车提供一个恒定的合力？ 实验器材 ： 实验实验 装置 图图 例： 平衡摩擦力 将长木板不带滑轮一端适当垫高，使 小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦 力平衡。 怎样就算平衡好摩擦力了？ 4.如何测定小车受到的合力？ 5.绳子拉力大小?钩码的重力。小于 6.什么情况下，绳子拉力近似等于 钩码重力即小车所受的合力？ 理论计算发现：当钩码质量比小车质量 小很多时（ ），绳子拉力近似等 于钩码重力即小车所受的合力 测加速度法 方案一 ： 实验实验 装置 图图 方案一： 实验探究 1.探究加速度与合力的关系 实验基本思路：保持小车的质量不变， 测量小车在不同作用下的加速度，分析 加速度与合力的关系。 做实验 、得数据、填表格一、 作图象、进行分析、形成结论 怎样改变合力？ F/ / N a/ms -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 如何更如何更 处理数处理数 据？据？ 直观地直观地 2.探究加速度与质量的关系 实验基本思路：保持小车所受合力相同，测量 不同质量的小车在该力下的加速度，分析加速 度与质量的关系。 做实验 、得数据、填表格二、 作图象、交流分析、形成结论 怎样改变小车的质量？ m/ / kg a/ms -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/ms -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/kga/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 实验须知 ： v1.平衡摩擦力 v2.小车开始时要靠近打点计时器 v3. 探究a与F关系时，可在小车上 放两个的钩码,F=mg g=10m/s2 v4.小车质量m= g，各种钩码质 量看标注 v5.打点计时器打点周期T=0.02s 心动 不如行动 方案二： 比较法 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。 注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的 质量小得多时，小车所受拉力才近似等于 盘和砝码的总重力。 1.怎样测量（或比较）物体的加速度？ 2.怎样提供和测量物体所受的拉力F ？ 1、控制m相同，探讨加速度a与F的关系 实验方案原理：如图所示 x1 x2 F1 F2 F1, F2，在相同 的时间内: x1= a1t2 x2 = a2t2 a1/ a2=x1/x2 测量出x1 、x2 2、控制F相同，探讨加速度a与m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= g 次 数 小车1小车2 1 2 3 4 5 位移 x1/cm 位移 x2/cm (M+m2) （g） (表 示F2大小) 盘中砝码 m2（g ） 300 0 10 50 20 30 40 60 盘中砝码 m1（g） (M+m1) （g） (表 示F1大小) 70 F2 / / F 1 x2 /x1 0 次 数 1 2 3 4 x2 x1 F2 F1 F a a1 a2 为什么x2 /x1可以表示小车2的a？ 为什么F2 / / F1可以表示小车2的F? 思考： 小车质量M= g,小盘质量M= g,盘中砝码质量m= g 次 数 小车1小车2 1 2 3 4 5 (M+m1)(M+m2) 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 300 6 50 车上砝 码m1（g ） 位移 x1/cm 100 50 150 200 250 车上砝码 m2（g） 位移 x2/cm 小车1质量M1小车2质量M2 300 x2 /x1 0 次 数 1 2 3 4 M2 / / M1 x2 x1 M2 M1 M1 / / M2 M1 M2 a m 1 a1 a2 为什么x2 /x1可以表示小车2的a？ 为什么M2 / / M1可以表示小车2的M? 为什么M2 / M1又表示小车2的1/M? 思考： 小结 探究加速度与力、质量的关系 1.研究方法 ： 2.数据处理方法 ： 3.结论 ： 控制变量法 图象法 aF a1/m 1整个实验实验 平衡了摩擦力后，不管以后是 改变变小盘盘和砝码码的质质量还还是改变变小车车和砝 码码的质质量，都不需要重新平衡摩擦力平衡 摩擦力是指使小车车所受动动力(小车车重力沿斜 面方向的分力)与小车车所受阻力(包括小车车所 受摩擦力和打点计时计时 器对对小车车之后所拖纸纸 带带的摩擦力)大小相等平衡摩擦力时时，应应 在小车车后拖上纸带纸带 ，先接通电电源，再用手 给给小车车一个初速度，若在纸带纸带 上打出的点 的间间隔是均匀的，则则表明平衡了摩擦力，否 则则必须须重新调调整小木板的位置 实验注意事项 2平衡摩擦力后，每次实验时实验时 必须满须满 足在小 车车上所加砝码码的质质量远远大于砝码码和小盘盘的总总 质质 量的条件下进进行只有如此，砝码码和小盘盘的总总 重力才可视为视为 与小车车受到的拉力相等 3改变变拉力和小车质车质 量后，每次开始时时小 车应车应 尽量靠近打点计时计时 器(或尽量远远离定滑 轮轮的一端)，并应应先接通电电源，再放开小车车 ，且在小车车到达定滑轮轮前应应按住小车车 4各纸带纸带 的加速度a，都应应是该纸带该纸带 的平 均加速度 5作图图象时时，要使尽可能多的点在所作直 线线上，不在直线线上的点应应尽可能对对称分布 在所作直线线的两侧侧 1小车质车质 量m应应比重物的质质量m大得多， 其原理将在后面的牛顿顿运动动定律的应应用中 专门讨论专门讨论 二者差距越小，图图象线线性越差 2夹夹口的密合性能差是造成误误差的原因之 一由