4.2 加速度与力、质量之间的关系 课件 （共22张PPT）2024-2025学年高一物理粤教版（2019）必修第一册

(共22张PPT)
4.2 加速度与力、质量之间的关系
physics
力是改变物体运动状态的原因，质量大的物体运动状态不容易改变。所以加速度与力、质量之间必然存在一定的关系。
下面我们我们通过实验分别从两方面来探究加速度与力、质量之间的定量关系：
① 加速度与力的关系；② 加速度与质量的关系
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
在如图所示的气垫导轨上，固定着两个光电门，它们相隔一定距离并与数字计时器连接.将不带缺口的遮光条固定在滑块上，将滑块放置在光电门1附近，并通过小桶及桶中的橡皮泥拉动它，使其由静止从光电门1处开始运动.
观察并记录：
（1）在大小不同的外力（改变小桶中的橡皮泥质量）作用下，同一滑块经过两个光电门的时间.
（2）在大小相同的外力作用下，滑块上放有砝码和没放砝码时通过两个光电门的时间.
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
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
例题：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
①OA段是直线，你可得到的结论：
B
在实验误差允许外围内，
②OB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
某同学利用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量之间的关系”的实验。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧测力计相连，实验时改变钩码的质量，读出弹簧测力计的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。
(1)根据实验原理图，本实验 (选填“需要”或“不需要”)将带滑轮的气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力；实验中 (选填“一定要”或“不必要”)保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中 (选填“一定要”或“不必要”)用天平测出所挂钩码的质量；滑块(含遮光条)的加速度 (选填“大于”“等于”或“小于”)钩码的加速度。
(2)某同学实验时，未挂细绳和钩码，接通气源，推一下滑块使其从轨道右端向左运动，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，该同学疏忽大意，未采取措施调节导轨，继续进行其他实验步骤(其他实验步骤没有失误)，则该同学作出的滑块(含遮光条)加速度a与弹簧测力计拉力F的图像可能是 (填图像下方的字母)。
(3)若该同学作出的a- F图像中图线的斜率为k，则滑块(含遮光条)的质量为 。
[答案]　(1)不需要　不必要　不必要　大于　(2)C　(3)