实验探究加速度与力质量的关系x

第四章牛顿运动定律第二节实验：探究加速度与力、质量的关系高中物理必修11、能运用基本的测量方法测量加速度大小，并进行实际操作。学习目标2、通过探究认识到加速度与外力和质量有关，并能与生活中的经验相联系。3、对影响加速度大小的因素进行合理的假设和判断，得出自己的结论。4、理解加速度与物体受到的合外力、物体质量的定量关系。一、影响加速度的因素

牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的速度会发生改变，但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发点，是考虑加速度与什么因素有关。

列车起动时，速度是缓慢增加的，加速度较小。影响加速度的原因是列车牵引力不够大还是列车质量太大呢？二、加速度大小的测量

通过我们日常的一些经验可以知道，物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系。加速度是不能直接测量的物理量，只能通过对时间、位移等的测量间接求得。由初速度为零的匀加速直线运动的位移公式：

式中通过对时间和位移进行测量，再通过计算可以得出加速度的大小。三、加速度与物体所受合力的关系

研究加速度与合力的关系时，保持质量不变，如图：改变拉力（砝码质量）并使得每次实验中小车质量与砝码质量之和保持不变，测量系统的加速度。

当物体的质量保持不变，物体受到的合外力逐渐增大时，其加速度将逐渐增大；反之，物体受到的合外力逐渐减小时，其加速度将逐渐减小。四、加速度与物体质量的关系

研究加速度与质量的关系时，保持拉力（砝码质量）不变，改变小车的质量，则系统的质量为小车质量加砝码质量，测量系统的加速度。

物体所受合外力大小保持不变时，物体质量越大，其加速度将越小，反之，物体质量越小，加速度将越大。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D2、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，物体所受的外力也会随之发生变化BC五、探究实验

研究加速度与质量、合外力的关系时，小车与木板间的摩擦力是导致误差的主要原因。使用气垫导轨进行实验时，摩擦力很小，可以认为没有摩擦。1.气垫导轨2、加速度与力的定量关系

让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动，保持滑块质量不变，通过增减砝码的数量来改变拉力的大小。气垫导轨的安装与调试1、调节导轨的水平。2、检查导轨上的通气孔是否畅通。3、在通气的状态下，轻推滑块，检查滑块是否可以匀速滑动。4、检查滑块滑过光电门时，是否可以正确计时。3、计算方法

通过砝码拖动滑块的运动是初速度为零的匀加速直线运动。数字计时器记录的只有时间。要求加速度还需要知道其它的物理量。砝码质量M/kg滑块所受拉力大小的近似值F/N滑块通过光电门2的速度v2/(m·s-1)滑块通过光电门2的速度v2/(m·s-1)两光电门间的距离s/m滑块加速度的计算值a/(m·s-2)M=

kg

光电门对时间的记录是非常准确的，如果能测得挡光片的宽度ΔL和挡光片经过光电门的时间Δt，就可以求得挡光片通过光电门的平均速度。如果挡光片不是很宽，可以认为这个速度就是挡光片通过光电门的瞬时速度。3、计算方法

利用光电门记录挡光片从通过第一个光电门到通过第二个光电门的时间T。

实验中：砝码的重力是砝码和滑块加速运动的合外力，砝码的重力使得砝码和滑块产生加速度，产生的加速度越大，需要的力也越大，因此加速度越大时，砝码的重力与砝码通过细绳拉滑块的力差别就越大。

因此，进行实验时，砝码的质量不应过大。4、加速度与质量的定量关系

测量加速度与质量的定量关系时，方法同样是采用控制变量的方法，即维持滑块所受的拉力不变，通过在滑块上增加或减小橡皮泥来改变滑块的质量。滑块(含橡皮泥)的质量M/kg滑块通过光电门1的速度v1/(m·s-1)滑块通过光电门2的速度v2/(m·s-1)两光电门间的距离s/m滑块加速度的计算值a/(m·s-2)F=

N5、实验数据的图象表示

通过对数据的记录，可以得到如上图所示的a—F、a—m、a—1/m图象

在误差许可的范围内，a—F、a—1/m所连接的图线都是直线，说明了加速度与合外力、质量间的关系。6、注意1、掌握利用新的设备(气垫导轨)的要领，学生操作和记录数据2、加速度与力的关系是：当质量一定时，加速度与合外力成正比。3、加速度与