4-2实验：探究加速度与力、质量的关系.ppt

4.2实验：探究加速度与力、 质量的关系 物体运动状态变化的快慢和什么有关？ 1、质量 2、受力 例如：一般小汽车从静止加速到100km/h，只需十几秒的时间，而满载的货车加速就慢的多。 例如：竞赛用的小汽车，质量不很大，却安装着强大的发动机，可以获得很大的加速度。 m m F1 F2 m1 m2 F F F1F2 m1m2 定性讨论1 定性讨论2 理 论 推 理 结论：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大。 讨论：物体质量一定，受力不同， 加速度有什么不同 结论：当力大小相同时，物体的质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小。 注意：这里的力指的是物体所受的合外力。 讨论：力大小相同，作用在不同质量的 物体上，物体加速度有什么不同？ 总结：影响加速度的因素有哪些？ 1、合外力 2、质 量 猜想： 物体的加速度与力、质量有什么定量关系？ 实验的基本思路是什么呢？ 控制变量法 “a”与“F”、“m” 二个物理量均有关系， 　应该从何处入手呢？ 实验的探究思路确定为两个方面： 一是保证质量不变，探究加速度与外力的关系； 二是保证外力不变，探究加速度与质量的关系。 一、研究方法 实 验 探 究 思考 质量、力与加速度分别如何测量？ 质 量 —天平 恒 力 —— ？ 加速度 —— ？ 方案一：小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平，研究小 车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a。 砝码　 小车　 打点计时器　 纸带　 实验方案 小车 小车 夹子 Ｆ Ｆ 方案二： 课本上参考案例中的实验方案 由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同 方案二：两小车对比 砝码 F1　 参照小车m 实验小车m　 砝码 F2　 怎样提供并测量物体所受的恒力？ 思考 1、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速 直线运动。 2、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。 方案三：利用气垫导道 该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果 精确，但中学一般没有这种仪器。 图 1 : 气垫导轨装置 光电门1 光电门2 挡光板 △x X t 利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系 1.摆放好实验装置，平衡摩擦力。 2.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码，将车拉到打点计时器附近。 3.打开打点计时器电源，再释放小车，得到纸带，并在纸带上计下钩码重量。 4.改变钩码的重量，重复以上的步骤2-3多次。 5.设计表格，记录实验数据。 实验步骤 实验方案一 数据处理 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： 实验次数 加速度ɑ 小车受力F N 1. 2. 3. 4. 5. 图表法 保持物体（小车）质量一定 实验次数 F/N a/ 1 2 0.4 1.2 3 0.5 1.5 4 0.6 1.86 5 0.8 2.4 探究加速度与力的关系 实验结论：当物体质量一定时，加速度与力成正比。 探究二：加速度与质量的关系 保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量的关系。（实验前已测出小车净重196.8g） 实验次数 小车质量 m(Kg) 1 / m a/ 1 2 3 4 实验次数 m/kg a/(m/s2) 1/m 1 0.4 0.861 2.5 2 0.5 0.692 2 3 0.75 0.47 1.33 4 1 0.352 1 5 1.2 0.29 0.83 0 0 保持物体受力不变 教师点评： 1、实验数据处理最好运用图表、图线及拟合线性方程。 2、应灵活运用数学工具处理非线性关系的数据。如变 a-m 图象为 a–1/m 图象，即“变曲为直”。 探究实验二的总结与点评 当外力F一定时， 物体的加速度与其质量成反比， 即： 实验后反思总结 一.平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。 二.实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车 三.实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，细绳对小车的拉力才近似等于重物的重力。 一句话，物理学的规律不是通过有限的几个实验“归纳”出来的，本节实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验。 有了这样的认识，就大可不必因为