人教版（2019）必修第一册 4.2 探究加速度与力、质量的关系 课件(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）必修第一册 4.2 探究加速度与力、质量的关系 课件(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 492.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-08-28 20:07:28 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第二节探究加速度与力、质量的关系 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
力是改变物体运动状态的原因
惯性：物体保持原来运动状态不变的性质。质量是惯性大小的唯一量度。
牛顿第一定律
回顾
物体运动状态的改变是指什么物理量的改变？
物体运动状态变化快慢用什么物理量来表示的？
质量大的物理运动状态不容易改变
说明：加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。
问题：影响加速度大小的因素有哪些？
1.合外力---
2.质量---
力越大加速度越大
质量越大加速度越小
3.应该采用什么物理方法研究a、F合、m三个物理量之间的关系呢？
——控制变量法
4.可用什么仪器来测量这些物理量呢？
实验思路
研究什么物体？
如何测量该物体受到的力？
如何测量该物体的加速度？
怎样分析数据？
加速度与力的关系
加速度与质量的关系
实验设计
方案1：小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况。根据所打的点计算小车的加速度，然后再看加速度与力、质量关系。
加速度的测量：
方法1：小车做初速为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量小车移动的位移X，并用秒表测量发生这段位移所用的时间t。
方法2：小将打点器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。
方法3：不测量加速度的具体数值，测量不同情况下物体加速度的比值即可。
求加速度的方法：逐差法
注意：每次实验时打出的纸带应编上号码，记清楚是什么力、质量下的加速度。
力的测量：
现实中，仅受一个力作用的物体几乎不存在。因此，实验中作用力F的含义可以是物体所受的合力。
在此方案中小车受拉力的作用外还受其它力吗？对实验有没有影响？有办法消除这一影响吗？
一、用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系
1.平衡摩擦力
做法：将木板一端垫高，构成一个斜面，不挂重物，小车不拉力恰能在斜面上作匀速运动，这时小车重力沿斜面方向的分力与小车受的摩擦力平衡。
问：如何确定是否抵消了摩擦力的影响了？
轻推小车使之起动并能做匀速运动（打出的纸带间隔相等）
2、小车受到的合力的确定
小车受到的合力实际上是小于钩码的重力；
当满足m ＜＜M条件前提下，可近似认为F＝mg
3、实验中要调整滑轮方位，使细线与长木板平行；这样小车受到的合力才是恒力。
问题：如图，平衡摩擦力后，你认为小车所受的合力等于mg吗？
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 小 车 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
数据处理：加速度与力的关系
如何更直观地处理数据？
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
数据处理：加速度与质量的关系
/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
实验结论：
在上述实验中，我们通过作数据分析图，可以看出 a 正比于F合、正比于1/m。
a∝F合
a∝ 1/m
此方案的优点：操作简单
此方案的缺点：计算比较繁
方案2: 根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式可知：当运动时间相同时，加速度和位移成正比，只要测量位移就得到加速度与受力、质量的关系。
问题：如何保证时间相同？
器材：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。
注意：先平衡摩擦力，且盘和砝码的质量比小车的质量小得多时，小车所受合力才近似等于盘和砝码的总重力。
1.怎样测量（或比较）物体的加速度？
2.怎样提供和测量物体所受的合力F ？
实验方案
质量保持不变
合外力保持不变
探究加速度与力的关系
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
小车质量M= g,小车上砝码质量m= g,小盘质量M’= g 次数 小车1 小车2
1
2
3
4
5
位移x1/cm
位移x2/cm
(M’+m’2)/g (表示F2大小)
盘中砝码质量m’2/g
300 0 10
50
20
30
40
60
盘中砝码质量m’1/g
(M’+m’1)/g (表示F1大小)
70
F2 / F1
x2 /x1
0
次数
1
2
3
4
探究加速度与力的关系
x2
x1
F2
F1
F
a
a1
a2
探究加速度与质量的关系
小车质量M= g,小盘质量M’= g,盘中砝码质量m’= g 次数 小车1 小车2
1
2
3
4
5
(M+m1)/g
(M+m2)/g
保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系
300 6 50
车上砝码质量m1/g
位移x1/cm
100
50
150
200
250
车上砝码质量m2/g
位移x2/cm
小车1质量M1
小车2质量M2
300
x2 /x1
0
次数
1
2
3
4
M2 / M1
x2
x1
M2
M1
M1 / M2
M1
M2
a
m
1
a1
a2
此方案的优点：计算简单
此方案的缺点：操作繁琐
探究加速度与质量的关系
例1、在探究加速度与力、质量的关系的实验中，关于平衡摩擦力的说法正确是：（ ）
A、平衡摩擦力时，应将装砝码的小盘（或装沙的小桶）用细线通过定滑轮系在小车上
B、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也受到摩擦力
C、在小车中增减砝码时，应重新平衡摩擦力
D、平衡摩擦力的做法是让小车重力沿木板向下的分力抵消摩擦力的影响
BD
例2、在探究加速度与力、质量的关系实验中，备有下列器材
A、电磁打点计时器 B、天平（带砝码）
C、秒表 D、低压交流电源
E、纸带和复写纸 F、导线及细线
G、小车 H、砂和小桶
I、带滑轮的长木板 J、低压直流电源
其中多余的器材是＿＿＿＿缺少的器材是＿＿＿＿、＿＿＿＿。
CJ
刻度尺
小木块
第二节探究加速度与力、质量的关系 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
力是改变物体运动状态的原因
惯性：物体保持原来运动状态不变的性质。质量是惯性大小的唯一量度。
牛顿第一定律
回顾
物体运动状态的改变是指什么物理量的改变？
物体运动状态变化快慢用什么物理量来表示的？
质量大的物理运动状态不容易改变
说明：加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。
问题：影响加速度大小的因素有哪些？
1.合外力---
2.质量---
力越大加速度越大
质量越大加速度越小
3.应该采用什么物理方法研究a、F合、m三个物理量之间的关系呢？
——控制变量法
4.可用什么仪器来测量这些物理量呢？
实验思路
研究什么物体？
如何测量该物体受到的力？
如何测量该物体的加速度？
怎样分析数据？
加速度与力的关系
加速度与质量的关系
实验设计
方案1：小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况。根据所打的点计算小车的加速度，然后再看加速度与力、质量关系。
加速度的测量：
方法1：小车做初速为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量小车移动的位移X，并用秒表测量发生这段位移所用的时间t。
方法2：小将打点器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度。
方法3：不测量加速度的具体数值，测量不同情况下物体加速度的比值即可。
求加速度的方法：逐差法
注意：每次实验时打出的纸带应编上号码，记清楚是什么力、质量下的加速度。
力的测量：
现实中，仅受一个力作用的物体几乎不存在。因此，实验中作用力F的含义可以是物体所受的合力。
在此方案中小车受拉力的作用外还受其它力吗？对实验有没有影响？有办法消除这一影响吗？
一、用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系
1.平衡摩擦力
做法：将木板一端垫高，构成一个斜面，不挂重物，小车不拉力恰能在斜面上作匀速运动，这时小车重力沿斜面方向的分力与小车受的摩擦力平衡。
问：如何确定是否抵消了摩擦力的影响了？
轻推小车使之起动并能做匀速运动（打出的纸带间隔相等）
2、小车受到的合力的确定
小车受到的合力实际上是小于钩码的重力；
当满足m ＜＜M条件前提下，可近似认为F＝mg
3、实验中要调整滑轮方位，使细线与长木板平行；这样小车受到的合力才是恒力。
问题：如图，平衡摩擦力后，你认为小车所受的合力等于mg吗？
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 小 车 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
数据处理：加速度与力的关系
如何更直观地处理数据？
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
数据处理：加速度与质量的关系
/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
实验结论：
在上述实验中，我们通过作数据分析图，可以看出 a 正比于F合、正比于1/m。
a∝F合
a∝ 1/m
此方案的优点：操作简单
此方案的缺点：计算比较繁
方案2: 根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式可知：当运动时间相同时，加速度和位移成正比，只要测量位移就得到加速度与受力、质量的关系。
问题：如何保证时间相同？
器材：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。
注意：先平衡摩擦力，且盘和砝码的质量比小车的质量小得多时，小车所受合力才近似等于盘和砝码的总重力。
1.怎样测量（或比较）物体的加速度？
2.怎样提供和测量物体所受的合力F ？
实验方案
质量保持不变
合外力保持不变
探究加速度与力的关系
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
小车质量M= g,小车上砝码质量m= g,小盘质量M’= g 次数 小车1 小车2
1
2
3
4
5
位移x1/cm
位移x2/cm
(M’+m’2)/g (表示F2大小)
盘中砝码质量m’2/g
300 0 10
50
20
30
40
60
盘中砝码质量m’1/g
(M’+m’1)/g (表示F1大小)
70
F2 / F1
x2 /x1
0
次数
1
2
3
4
探究加速度与力的关系
x2
x1
F2
F1
F
a
a1
a2
探究加速度与质量的关系
小车质量M= g,小盘质量M’= g,盘中砝码质量m’= g 次数 小车1 小车2
1
2
3
4
5
(M+m1)/g
(M+m2)/g
保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系
300 6 50
车上砝码质量m1/g
位移x1/cm
100
50
150
200
250
车上砝码质量m2/g
位移x2/cm
小车1质量M1
小车2质量M2
300
x2 /x1
0
次数
1
2
3
4
M2 / M1
x2
x1
M2
M1
M1 / M2
M1
M2
a
m
1
a1
a2
此方案的优点：计算简单
此方案的缺点：操作繁琐
探究加速度与质量的关系
例1、在探究加速度与力、质量的关系的实验中，关于平衡摩擦力的说法正确是：（ ）
A、平衡摩擦力时，应将装砝码的小盘（或装沙的小桶）用细线通过定滑轮系在小车上
B、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也受到摩擦力
C、在小车中增减砝码时，应重新平衡摩擦力
D、平衡摩擦力的做法是让小车重力沿木板向下的分力抵消摩擦力的影响
BD
例2、在探究加速度与力、质量的关系实验中，备有下列器材
A、电磁打点计时器 B、天平（带砝码）
C、秒表 D、低压交流电源
E、纸带和复写纸 F、导线及细线
G、小车 H、砂和小桶
I、带滑轮的长木板 J、低压直流电源
其中多余的器材是＿＿＿＿缺少的器材是＿＿＿＿、＿＿＿＿。
CJ
刻度尺
小木块