4.2 加速度与力、质量之间的关系 课件-2021-2022学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册(共22张PPT)

(共22张PPT)
4.2 加速度与力、质量
之间的关系
哪辆车启动时加速比较快？为什么？
图一
图二
图三
图四
假设两车质量相同
假设两车动力相同
一 、 影响加速度的因素
问题：影响加速度的因素有哪些？如何探究？
方法：
控制变量法
根据初速度为零的匀变速直线运动公式S=1/2at2可知，当唯位移一定时，时间越长，加速度越小。
思考：不需要计算加速度大小的情况下，如何判断加速度的大小？
1、当物体的质量保持不变，物体受到的合外力增大，其加速度也会增大；反之，其加速度减小。
2、当物体所受合外力大小保持不变，物体质量增大，其加速度减小，反之，其加速度增大。
实验结论：
3、力是产生加速度的原因，且加速度的方向与合外力的方向一致。
二 、探究加速度与力、质量之间的定量关系
1、实验目的：探究a与F合关系，a与M关系.
2、实验方法：控制变量法
（1）保持小车的质量M不变，探究a与力F的关系，
（2）再保持托盘和砝码的质量m不变，改变小车质量M，探究a与M的关系．
3．实验器材
滑块，光电门，数字计时器，气垫导轨，气源，细绳，导线，交流电源，天平，刻度尺，法码，重物，小桶．
4．实验原理
（1）重物和小桶重力为外力大小,天平测量物体质量
（2）测量滑块加速度大小
（3）用计算法或图像法处理数据
5、实验步骤
（1）用天平测量出滑块的质量M，并记录
（2）安装好实验仪器，滑块不系细绳
（3）将重物放入小桶并测量出总质量，系上细绳，将砝码放上滑块并记录质量
（4）保持滑块上砝码不变，增加重物质量重复几次，记录重物质量并求出相应加速度
（5）再保持重物质量不变，改变滑块上砝码重复几次，记录重物质量并求出相应加速度
（6）整理仪器。
光电门1
光电门2
挡光板
△x
X & t
6、数据处理
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0. 1 0.2 0.3 0.4 0.5
当滑块质量不变时 次数 F/N a/m ·s -2
1
2
3
4
5
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
加速度与外力的关系
结论：当物体质量一定，加速度与合外力成正比关系
m/ kg
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
/kg -1
m
1
当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2
1
2
3
4
5
/kg -1
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
m
1
0.400 0.861
0.500 0.692
0.750 0.470
1.000 0.352
1.200 0.290
加速度与质量的关系
结论：当物体所受外力一定，加速度与质量成反比关系
（1）小桶和重物质量远小于滑块的质量
（2）作图时，尽量用多的点落在直线上
（3）遮光片宽度尽量小点
7、注意事项
8、误差分析
A
例1：某实验小组利用下图所示的实验装置来探究：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受合外力的关系。
1)已知遮光片的宽度为d,图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离为s，.该实验小组在做实验时，将滑块从图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝____________，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝____________，
则滑块的加速度的
表达式a＝____________.
(均用字母表示)
2）改变钩码的质量，重复实验。据实验数据作出a-F图像，如右图甲。
A
(1)OA段是直线，你可得到的结论：
B
在实验误差允许外围内，
(2)OB段弯曲的原因是：
当物体质量一定时，物体的加速度与其所受合外力成正比
不满足滑块的质量M远大于钩码的质量m
用天平测出小车和托盘的质量 M 和 m0
2) 按图把实验器材安装好，并平衡好摩擦力
3) 悬挂装有适量砝码的砝码盘. 先接通电源，再释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，取下纸带。
三、利用打点计时器做实验
4) 保持小车质量M不变，改变托盘中砝码的质量，即改变小车所受牵引力F，重复步骤3
5）保持砝码和托盘总质量m不变，在小车上加砝码，即改变小车M，重复步骤3
6）选取几条理想的纸带，分别计算出各纸带对应的加速度. 根据实验数据，画出a—F，a-1/M图像.
例2：如下图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下，开始做实验，该同学有装置和操作中的主要错误是：（至少三项）____
①未平衡摩擦力 　 　 ②使用直流电源
③牵引小车的细线不与木板平行　 　
④开始实验时，小车离打点计时器太远
未平衡摩擦力或倾角过小（如：未取下沙桶）
平衡摩擦力倾角过大（如：未轻推小车）
图像分析
未平衡摩擦力或倾角过小（如：未取下沙桶）
1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置．下列说法中正确的是（ ）
A. 垫高长木板一端，调节倾角，直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力
B. 在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量
C. 在探究加速度a与拉力F的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a﹣1/F图象
D. 当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小
2.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中正确的是（ ）
A. 实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车
B. 平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上
C. 改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力
D. 砝码及砝码盘所受重力就是小车做加速运动的拉力