1、经典力学的局限性授课教师：授课教师：docerdocer读读秀秀新人教版必修第一册新人教版必修第一册4.2 探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系加速度加速度a a与与力力F有关有关惯性：一切物体总保持匀速直线运惯性：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态动状态或静止状态惯性与质量有关，质量越大惯惯性与质量有关，质量越大惯性越大，性越大，运动状态越难改变运动状态越难改变加速度加速度a a与质量与质量m m有关有关加速度加速度的大小与力、质量有怎样的关系？的大小与力、质量有怎样的关系？问题与讨论：问题与讨论：装满货物装满货物启动快启动快启动慢启动慢受力一定时，质量越小，其加速度越
2、大。受力一定时，质量越小，其加速度越大。 比赛用小汽车一般用小汽车启动快启动快启动慢启动慢质量一定质量一定时时，受力越大，受力越大，其加速度越大。其加速度越大。 1.1.猜想一下物体猜想一下物体加速度加速度a a与力与力F F、质量质量m m的定量关系是什么呢？的定量关系是什么呢？ 问题与讨论：问题与讨论： 2. 如何探究一个物理量与两个如何探究一个物理量与两个(或多个或多个)物理物理量之间的关系？我们应该采用怎样的实验研究量之间的关系？我们应该采用怎样的实验研究方法？方法？问题与讨论：问题与讨论：实验研究方法：实验研究方法：控制变量法控制变量法保持保持m不变，研究不变，研究a 与与F的关系的
3、关系; 保持保持F不变，研究不变，研究a与与m的关系。的关系。 实验目的：探究a与F或m的关系。2、无法直接测量相关物理量，也可物理量转换测量其关系；1、最好能具体测量a、F、m这三个物理量；方法方法1: 1:小车小车做初速度为做初速度为0的匀变速直线运动，的匀变速直线运动，利用利用刻度尺测量刻度尺测量位移位移x，并用，并用秒表测秒表测 量量时间时间t, 然后利用公式然后利用公式定量分析：定量分析：22txa 定量分析：定量分析：方法方法2：利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点利用打点计时器进行实验，根据纸带上打出的点可测量加速度可测量加速度方法方法3：利用比值法。利用比值法。由运动学公
4、式由运动学公式 可知可知，相同时间相同时间的位移跟加速度成正比。于的位移跟加速度成正比。于是我们可以通过比较物体运动位移来判定加是我们可以通过比较物体运动位移来判定加速度的变化情况。速度的变化情况。测出两个初速度为零的匀测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移加速运动在相同时间内发生的位移x1,x2，位，位移之比就是加速度之比移之比就是加速度之比定量分析：定量分析：1122axax22txa G1FNfG方法方法1：粗糙斜面上，粗糙斜面上，用悬吊重物的方法为小车提供用悬吊重物的方法为小车提供拉力拉力, 通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的
5、拉力拉力一端垫高，用重力的一端垫高，用重力的分力分力G1将将摩擦力摩擦力f 平衡抵消掉平衡抵消掉二、如何二、如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何为运动的物体提供一个恒定的合力？又如何测出这个合力呢？测出这个合力呢？方法二：光滑方法二：光滑水平面上利用水平面上利用重物下落重物下落拉动小车运动拉动小车运动，通过增减重物重量就可以改变小车所受的合力。，通过增减重物重量就可以改变小车所受的合力。注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的注意：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。盘和砝码的总重力。重物的总重力G当作小车受
6、到的拉力F从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a用天平测出小车的质量m实验：小车、打点计时器、纸带、一端带实验：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。尺、天平为器材，研究小车运动。实验实验步骤步骤1. 用天平测出小车的质量。用天平测出小车的质量。2. 安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。3. 控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质控制小车质量
7、不变，用细线将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。测出一组数据。4. 改变钩码质量，多测几组数据。改变钩码质量，多测几组数据。5. 控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。F/ Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5当小当小车质车质量不量不变时变时次数次数F/Na/m s -2123450.10 0.1460.20 0.3020.30 0.4280.40 0.5920.50 0.7511. 探
8、究加速度与合力的关系探究加速度与合力的关系 如何更直观地如何更直观地处理数据？处理数据？a F 图象是一条过原点的倾斜直线图象是一条过原点的倾斜直线a Fm/ kga/ms -20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2当当拉拉力力不不变变时时次数次数m/kga/m s -2123452.502.001.331.000.830.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.2902. 探究加速度探究加速度与质量的关系与质量的关系a/ms -20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.
9、0 2.5在在牵引力一定时，牵引力一定时， a 与与m 成反比成反比1kgm11kgm1物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m的定量关系：F一定一定， am一定一定， a F课堂小结课堂小结1m1.研究方法研究方法2.数据处理方法数据处理方法控制变量法控制变量法图象法图象法Fam1.1.一定要做好平衡摩擦力的工作一定要做好平衡摩擦力的工作, ,也就是调出一也就是调出一个合适的斜面个合适的斜面, ,使小车的重力沿着斜面方向的分力使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力正好平衡小车受的摩擦阻力. .在平衡摩擦力时在平衡摩擦力时, ,不要不要把悬挂小盘的细线系在小车上把悬挂小盘的
10、细线系在小车上, ,即不要给小车加任即不要给小车加任何牵引力何牵引力, ,并要让小车拖着打点的纸带运动并要让小车拖着打点的纸带运动. .2.2.实验步骤实验步骤2 2、3 3不需要重复不需要重复, ,即整个实验平衡了即整个实验平衡了摩擦力后摩擦力后, ,不管以后是改变小盘和砝码的总质量还不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量是改变小车和砝码的总质量, ,都不需要重新平衡摩都不需要重新平衡摩擦力擦力. .注意事项注意事项3.3.每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出远大于小盘和砝码的总质量的
11、条件下打出. .只有如此只有如此, ,小盘小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力. .4.4.改变拉力和小车质量后改变拉力和小车质量后, ,每次开始时小车应尽量靠近每次开始时小车应尽量靠近打点计时器打点计时器, ,并应先接通电源并应先接通电源, ,再放开小车再放开小车, ,且应在小车到且应在小车到达滑轮前按住小车达滑轮前按住小车. .5.5.作图象时作图象时, ,要使尽可能多的点分布在所作直线上要使尽可能多的点分布在所作直线上, ,直直线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧. .6.6.作图时两轴标度比例要选择适当作图时两轴标度比例要选择适当, ,各量须采用国际单各量须采用国际单位位. .这样作图线时这样作图线时, ,坐标点间距不至于过密坐标点间距不至于过密, ,误差会小些误差会小些. .光电门光电门数字计数字计时器时器拓展探究拓展探究实验中涉及的器材电磁式打点计时器电火花打点计时器纸带电池组蓄电池学生电源220V交流电源毫米刻度尺弹簧秤钩码砝码重物天平小车带滑轮的长木板带线的小桶谢谢
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