实验探究加速度与力质量的关系PPT课件.ppt

1、3.2 3.2 实验：探究加速度与力、实验：探究加速度与力、 质量的关系质量的关系 1 1、探究加速度与力的关系探究加速度与力的关系 2 2、探究加速度与质量的关系探究加速度与质量的关系 3 3、掌握利用图象处理数据的方法掌握利用图象处理数据的方法教学目标教学目标复习回顾复习回顾1 1、牛顿第一定律：、牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。它上面的力迫使它改变这种状态为止。2 2、惯性体现物体运动状态改变的难易程度，其大小由、惯性体现物体运动状态改变的难易程度，其大小由什么决定？什么决定？

2、 物体的质量是惯性大小的唯一量度。质量越大，运动物体的质量是惯性大小的唯一量度。质量越大，运动状态越不容易改变。状态越不容易改变。赛赛 车车思考思考：1 1、物体的加速度、物体的加速度a a可能和哪些因素有关可能和哪些因素有关? ?MFmFMm结论：结论：当力一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。当力一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。MF1MF2F1F2结论：结论：当物体当物体质量一定质量一定时，物体的加速度随着力的增大而时，物体的加速度随着力的增大而增大。增大。2 2、加速度、加速度a a与力与力F F 、质量、质量m m存在怎样的定量关系呢存在怎样的定量关系呢? ?m m一定，

3、一定， a Fa F； F F一定，一定， a1/ma1/m。假设和猜想：假设和猜想：一、确定研究方法一、确定研究方法应该采用什么样的物理方法来研究应该采用什么样的物理方法来研究a a与与F F、m m的定量关的定量关系呢系呢? ?保持保持m m不变，研究不变，研究a a与与F F的关系的关系; ; 保持保持F F不变，研究不变，研究a a与与m m的关系。的关系。研究方法：研究方法：控制变量法控制变量法二、实验设计二、实验设计实验器材实验器材: :打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细

4、绳、低压交流电源、天平压交流电源、天平( (带有一套砝码带有一套砝码) )、刻度尺。、刻度尺。研究对象，可研究对象，可用天平测出其用天平测出其质量质量M M钩码的质量钩码的质量m m，其，其总重力总重力G G当作小车当作小车受到的拉力受到的拉力F F从打点计时器打从打点计时器打出的纸带计算出出的纸带计算出小车的加速度小车的加速度a a1、怎样测小车所受到的拉力？2、怎样消除小车受到的摩擦力影响？当钩码质量当钩码质量m远远远远小于小于小车的质量小车的质量M时时,即即m M，可认为可认为钩码重力钩码重力近似近似等于绳等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力子拉力，用以表示小车受到的合外力F.平衡摩擦

5、力GG1FNfG1=f. 将木板适当倾斜（垫上薄木将木板适当倾斜（垫上薄木块），使小车在不受拉力作用时（块），使小车在不受拉力作用时（不挂钩码不挂钩码，但要，但要连连接纸带接纸带）能拖着纸带在木板上近似做匀速直线运动）能拖着纸带在木板上近似做匀速直线运动.实验条件：平衡摩擦力的方法： 当钩码质量当钩码质量m远远远远小于小于小车的质量小车的质量M,即即m M时，可认为时，可认为钩码钩码重力重力近似近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F思考：平衡摩擦力平衡摩擦力f后。如果仅改变小车的质量，还需要再次平后。如果仅改变小车的质量，还需要再次平 衡摩擦力吗？衡

6、摩擦力吗？实验步骤:1.用天平测出小车的质量用天平测出小车的质量M;2.安装好实验装置，在小车上装好纸带（安装好实验装置，在小车上装好纸带（不挂钩码不挂钩码），），纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，纸带另一端穿过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，直到小车拖着纸带做匀速直线运动，从而平衡摩擦力直到小车拖着纸带做匀速直线运动，从而平衡摩擦力;3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连，打控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连，打开打点计时器，释放小车，测出一组数据开打点计时器，释放小车，测出一组数据;4.改变钩码质量改变钩码质量m（钩码质量远小于小车质量钩码质量远小于小车质量），多）

7、，多测几组数据测几组数据;5.控制钩码质量不变，改变小车质量（控制钩码质量不变，改变小车质量（不需再平衡摩不需再平衡摩擦力擦力），再测几组数据，再测几组数据.F Na/ma/ms s -2 -20.150.150.300.300.450.450.600.600.750.75 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.56、数据处理当小当小车质车质量不量不变时变时次数次数F/N a/m a/m s s -2 -21 12 23 34 45 50.10 0.1460.10 0.1460.20 0.3020.20 0.3020.30 0.4280.30 0.

8、4280.40 0.5920.40 0.5920.50 0.7510.50 0.751如何更直观地处如何更直观地处理数据？理数据？m m kgkga/ms a/ms -2 -20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2次数次数m/kgm/kga/ma/m. .s s -2-21 12 23 34 45 5/kg /kg -1-12.502.502.002.001.331.331.001.000.830.83a/ma/ms s - -2 20.20.20.40.40.60.60.

9、80.81.01.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 / /kg -1 -1m m1 10.400 0.8610.400 0.8610.500 0.6920.500 0.6920.750 0.4700.750 0.4701.000 0.3521.000 0.3521.200 0.2901.200 0.290当拉力不变时当拉力不变时m m1 1怎样化曲怎样化曲线为直线？线为直线？注 意 事 项 (1)(1)在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当在位置确定以后，不能

10、再端垫起，而垫起的位置要恰当在位置确定以后，不能再更换倾角更换倾角(2)(2)改变改变m m和和M M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车打点计时器，而且先通电再放小车(3)(3)作图时，要使尽量多的点在直线上，不在直线上的点作图时，要使尽量多的点在直线上，不在直线上的点应对称分布在直线的两侧，误差较大的舍去应对称分布在直线的两侧，误差较大的舍去. . 注意：注意：如果采用气垫导轨，则不需平衡摩擦力；如果采用气垫导轨，则不需平衡摩擦力；如果有力传感器等可以直接测出细线拉力的装置，不需满如果有力传感器等可以直接测出细线拉力的装

11、置，不需满足足m m M M的条件的条件. .其他设计方案其他设计方案以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。光电门光电门1 1光电门光电门2 2挡光板挡光板xX/t参考方案三参考方案三:利用气垫导轨来探究利用气垫导轨来探究2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva1202022-5-1020光电门光电门数字计时器数字计时器气垫导轨气垫导轨例题：例题：实验后根据实验数据作出了实验后根据实验数据作出了aFaF关系图线关系图线如

12、图甲、乙所示；请分析其原因各是什么？如图甲、乙所示；请分析其原因各是什么？甲甲乙乙没加拉力就产生了加速度，说明没加拉力就产生了加速度，说明导轨有定滑轮的一端低，另一端导轨有定滑轮的一端低，另一端高，高，即平衡摩擦力时导轨与水平即平衡摩擦力时导轨与水平面的夹角太大。面的夹角太大。当加一定的拉力后，还没产生加当加一定的拉力后，还没产生加速度，速度，说明有较大的摩擦力影响，说明有较大的摩擦力影响，说明还没有平衡摩擦力或是平衡说明还没有平衡摩擦力或是平衡摩擦力不足。摩擦力不足。1 1按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下列操作步骤的安排顺序不尽合

13、理，请按合理的顺序将字下列操作步骤的安排顺序不尽合理，请按合理的顺序将字母代号填写在下面横线上母代号填写在下面横线上_A A保持砂桶里砂子的质量不变，在小车里加砝码，测出保持砂桶里砂子的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次加速度，重复几次B B保持小车质量不变，改变砂桶里砂子的质量，测出加保持小车质量不变，改变砂桶里砂子的质量，测出加速度，重复几次速度，重复几次DCEBAGFDCEBAGF C C用天平测出小车和小桶的质量用天平测出小车和小桶的质量D D平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动E E挂上小桶，放进砂子，接通打点计时器的电源，放开挂上小桶

14、，放进砂子，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点小车，在纸带上打下一系列的点F F根据测量的数据，分别画出根据测量的数据，分别画出a-Fa-F和和a-ma-m图象图象G G在每条已打点的纸带上，选取比较理想的部分，算出在每条已打点的纸带上，选取比较理想的部分，算出加速度加速度2 2如图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说如图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是法中正确的是 ( )( )A A形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B B形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾

15、角过小C C形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D D形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小ADAD3 3关于力和运动的关系关于力和运动的关系, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( ) ( ) A.A.物体的速度不断增大物体的速度不断增大, ,表示物体必受力的作用表示物体必受力的作用B.B.物体的位移不断增大物体的位移不断增大, ,表示物体必受力的作用表示物体必受力的作用C.C.物体朝什么方向运动物体朝什么方向运动, ,则这个方向上物体必受力的作用则这个方向上物体必受力的作用D.D.物体的速度

16、大小不变物体的速度大小不变, ,则其所受的合力必为零则其所受的合力必为零A A4 4、某次实验用打点计时器交流电的频率为、某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz50Hz，纸带的记，纸带的记录如图录如图4-2-94-2-9所示，图中前几个点模糊，因此从所示，图中前几个点模糊，因此从A A点开始每点开始每打五个点取一个计数点，其中打五个点取一个计数点，其中B B、C C、D D、E E点的对应速度点的对应速度v vB B= = m/s, vm/s, vC C= = m/s, vm/s, vD D= = m/s, m/s, v vE E= = m/sm/s，由此测得小车的加速度，由此测得小车的加

17、速度a=a= m/sm/s2 20.2530.2530.328 0.328 0.403 0.403 0.478 0.478 0.75 0.75 5 5图为图为“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”实验中用打点实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s0.1 s，各计数点间距离如图中所示，单位是，各计数点间距离如图中所示，单位是cmcm小车的小车的加速度是多少？加速度是多少？解析：解析：x x1 12.80 cm2.80 cm x x2 24.40 cm4.40 cmx x3 35.95 cm 5.95 cm x x4 47.60 cm7.60 cmx x5 59.15 cm 9.15 cm x x6 610.75 cm10.75 cm24152632(xx )(xx )(xx )a1.59m/s3 3T1 1、要平衡小车的摩擦力、要平衡小车的摩擦力; ;2 2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量; ;3 3、图象法处理实验数据技巧、图象法处理实验数据技巧. .0a aF0a amm m1 1