【高一物理必修一】4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》.ppt

第四章 牛顿运动定律 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 淅川二高物理组 新课导入 物体运动状态的改变即速度的改变即具有加速度． 由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因． 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？ 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？ 物体的加速度a 可能和哪些因素有关？ 思考 m F1 m F2 F1F2 m2 F m1m2 m1 F 结论：当物体质量一定时，物体的加速度随着力的增大而增大。 结论：当力的大小一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。 注意：这里的力指的是物体所受的合外力 探究实验 一、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 1、小车质量的测量用 。 天平 2、打点计时器的用途是： 打出纸带， 测量计算小车的加速度。 3、如何才能给小车提供一个恒定的 合外力？ 4、如何来测量小车所受的合外力？ 例1、如图一个木块正在倾角为θ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？ θ N Gcosθ Gsinθ G 5、如何来平衡摩擦力？ 我们将长木板倾斜一定角度θ，让 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。 6、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。 7、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，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 A、加速度与合外力的关系 实验基本思路： 保持物体的质量不变，测量物体在不 同的合力作用下物体的加速度，分析 加速度与合外力的关系。 实验数据的记录处理： F a 0 实验数据 实验次数 a F 第一次 第二次 第三次 B、加速度与质量的关系 : 实验的基本思路： 保持物体所受的合外力相同，测量 不同质量的物体在该力的作用下的 加速度，分析加速度与质量的关系。 实验数据记录处理： 实验数据 实验次数 a m 1/m 第一次 第二次 第三次 1/m a 0 二、实验步骤 (1)用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。 (2)按图4－2－2将实验器材安装好(小车上不系绳)。 图4－2－2 (3)平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。 (4)将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。 (5)保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，并记录好重物的重力m1g、m2g…，以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。 表格1　物体的质量一定，加速度与受力的关系 实验次数 加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N 1 2 3 4 5 (6)保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。 (7)继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。 (8)计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。 表格2　物体受到的外力一定，加速度与质量的关系 五、数据处理 1．分析加速度和力的关系 依据表格1，以加速度a为纵坐标， 以外力F为横坐标，作出a－F关系 图像，如图4－2－3所示，由此得出结论。 图4－2－3 图4－2－4 3．实验结论 物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比。 六、注意事项 (1)平衡摩擦力时不要挂重物，而且平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变