牛顿第二定律（探究实验）

2探究加速度与力 质量的关系 什么叫物体运动状态的改变 物体运动状态改变的原因是什么 物体运动状态的改变即速度的改变即产生加速度 由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因 由此可知加速度与外力有关 那加速度还与什么有关呢 如图 当我们用同样的外力推空车和推满载的车时有什么区别 空车更容易被推动由此可猜想加速度还与质量有关 那这些猜想是否正确 如果正确 究竟加速度与质量以及外力又有什么具体关系呢 导入 1 在书本上撒一些碎纸片 先用嘴轻轻地吹 再用力使劲吹 我们会观察到什么的现象 你能得到什么结论 2 在书本上撒一些小石子和一些碎纸片 用力使劲吹 我们又会观察到什么的现象 又能得到什么结论 结论 对某一物体而言 受到的力越大 其运动状态越容易改变 即加速度越大 结论 对不同物体而言 受到相同的力 质量越小 其运动状态越容易改变 即加速度越大 物体运动状态发生改变 速度发生改变 加速度 指 产生 与力和质量有关 加速度与力 物体的质量有什么定量的关系 猜想与假设 猜想 加速度与力成正比加速度与质量成反比 制定计划 设计实验 怎样才能探究出加速度 力 质量三个变量之间的关系 控制变量法 1保持质量不变 研究加速度与力的关系 2保持力不变 研究加速度与质量的关系 实验方案讨论 方案一 小车 打点计时器 纸带 一端带滑轮的长木板 细线 砝码 钩码 刻度尺 天平为器材 研究小车运动 用天平测出小车的质量m 从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a 砝码的总重力G当作小车受到的拉力F 探究实验 实验器材 小车 打点计时器 纸带 一端带滑轮的长木板 细线 砝码 钩码 刻度尺 天平 小车质量的测量用 天平 打点计时器的用途是 打出纸带 测量计算小车的加速度 思考 小车在运动方向上受几个力的作用 细绳对小车的拉力等于小车所受的合力吗 例 如图一个木块正在倾角为 为的三角斜面上匀速下滑 试求斜面的动摩擦因数 问2 如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力F 那物体现在受到的合外力是多少 如何来平衡摩擦力 我们将长木板倾斜一定角度 应该等于 这么准确 做实验时肯定无法这么准确 我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑 可以根据纸带上的点来判断 此时物体在斜面上 受到的合外力为0 做实验时肯定无法 绳子的拉力等于钩码的重量吗 为什么 不等于 因为钩码向下加速 所以绳子的拉力小于钩码的重力 什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力即小车所受的合外力 当砝码质量比小车质量小得多时 1 10 绳子的拉力近似等于砝码的重力 即小车受到合外力近似等于砝码的重力 实验装置图 小车 纸带 改进后的实验装置图 把木板一端垫高 平衡小车受到的摩擦力 按照制定的实验方案进行实验收集并记录数据 如何分析这些数据 图象法 图象处理技巧 m 对实验数据的处理 注意事项 实验中木板要适当垫高一点 以平衡小车所受到的摩擦力 实验中砂和砂桶的总质量要远小于小车 及钩码 的质量 使用打点计时器时先打开电源 再释放纸带 方案二 小车 一端带滑轮的长木板 细线 砝码 钩码 用刻度尺测量物体运动的位移 用秒表测量出物体运动的时间 求出加速度a 实验方案讨论 方案三 以两只小车 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 实验方案讨论 1 控制变量m或F 探讨加速度a与F或m的关系 s1 a1t2 s2 a2t2 S1 s2 a1 a2 测量s1 s2 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 实验器材 实验结论 m一定时a F 实验结论 F一定时a 1 m 例题 1 下列叙述的各种情况中 物体运动状态不发生变化的是 A 竖直上抛的物体至最高点时B 静止在加速行驶的汽车车箱里的物体C 不停地行进在摩擦力不计的水平冰面上的物体D 站在匀速上升的电梯中的人 分析 物体运动状态变化指的是速度变化 是一个过程 考虑的是某一瞬间与接下来的另一瞬间物体运动状态是否相同 若相同 运动状态不变 否则就发生了变化 基于此 竖直上抛到最高点的物体虽然此时速度为零 但因为加速度 即重力 的原因 下一瞬间 速度不为零 因此物体在此位置时运动状态处在变化之中 所以正确选项为CD 例题 2 下列哪些情况中物体的运动状态一定发生了变化 A 运动物体的位移大小变化B 运动物体的速度大小变化C 运动物体的速度方向变化D 运动物体的位移方向变化 分析 物体速度的大小或方向变化是物体运动状态改变的具体体现 匀速直线运动的物体位移大小足在变化 但运动状态却不一定会变 比如匀速直线运动 若运动物体位移方向发生了变化 则意味着速度方向发生了变化 BCD 练习 1 物体的运动状态发生了改变 则 A 物体的惯性大小一定发生了改变B 物体所受外力一定发生了改变C 物体的加速度一定发生了改变D 物体的速度一定发生了改变 D 2 以下说法正确的是 A 受合外力越大的物体 物体的运动状态改变越快B 物体同时受到几个外力作用时 其运动状态可能保持不变C 物体的运动状态改变时 物体一定受到外力作用D 物体的运动状态改变时 物体所受的外力