鲁科版高中物理必修第一册第5章牛顿运动定律5.2科学探究：加速度与力、质量的关系教学课件（共22张PPT）

(共22张PPT)
第2节 科学探究：加速度与力质量的关系
第五章 牛顿运动定律
学习目标
1.力是改变物体运动状态的原因
2.质量越大，惯性越大，物体的运动状态越难改变。
牛顿第一定律
v发生了变化
产生了a
产生了a
惯性定律
a与物体的合外力F，m有关
日常生活中，我们常见到如图所示情境：
◆相同推力下，若汽车是空车，则比满载时速度改变快。
◆若帮忙推车的人越多，推力越大，车的速度改变就越快；
车的质量m不变，推力F越大，车的加速度a越大。
推力F不变，车的质量m越小，车的加速度a越大。
物体的加速度与力、质量有什么定量关系？
探究加速度与力、质量之间的关系
一、实验目的
（1）探究加速度与力、质量的关系。
（2）学习用控制变量法探索物理规律。
二、实验器材
带定滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶等)、 、纸带、交流电源、 、砝码、 。
打点计时器
天平
刻度尺
三、实验原理与设计
1.本实验运用 ，分别探究加速度与受力大小、加速度与质量的关系。(实验装置如图所示)
2.实验中，通过 打出的纸带测量小车的加速度a。 通过细绳给小车施加外力F。
实验装置示意图
控制变量法
打点计时器
重物
3.(1)若保持小车质量m不变，通过 的方式改变作用于小车的拉力F，测出小车相应的加速度a，则可得a与F的关系。
(2)若保持拉力F不变，通过在 的方式改变小车的质量m，测出相应的加速度a，则可得a与m的关系。
实验装置示意图
增减重物
小车上增减砝码
四、实验步骤
1.将小车置于带有定滑轮的木板上，将纸带穿过打点计时器后挂在小车尾部。
2.用薄垫块将木板一端垫高，调整其倾斜程度，直至小车运动时打点计时器在纸带上打出的点分布 为止。
均匀
因为在实验中，摩擦力大小不可计算，平衡摩擦力后，小车所受合力才为绳子的拉力。
实验中为什么要将木板一端垫高来平衡摩擦力？
4.将小车靠近打点计时器后开启打点计时器，稍后再将小车由静止释放。打点计时器在纸带上打出一系列点，据此计算出小车的加速度。保持小车质量不变，增加重物的质量
(重物总质量仍远小于小车质量)，
重复实验，将小车所受的不同拉
力与相应计算出的加速度记下来。
3.在细绳一端挂上重物，另一端通过定滑轮系在小车前端。注意重物质量应 小车质量。
远小于
5.保持重物不变，增加或减少小车上的砝码以改变小车的质量，重复实验，将小车的质量与相应的加速度记录下来。
五、数据分析
1.小车质量m一定时，将所受拉力F与相应加速度a的实验数据填入表1中。
结论：在小车质量m一定时，加速度a与所受合力F成正比。
2.拉力F一定时，将小车质量m与相应加速度a的实验数据填入表2中。
结论：在小车所受合力F一定时，加速度a与质量m成反比。
六、实验结论
分析数据及图像，你得到的结论是：
(1)对同一物体，当m不变时，a与F的关系是二者成 。
(2)对不同物体，当F不变时，a与m的关系是二者成 。
正比
反比
（1）平衡摩擦时，不能挂重物。整个实验过程只需平衡一次摩擦。
（2）实验时，先接通电源，后释放小车。
（3）为了保证细线的拉力等于小车受到的牵引力，细线要与木板保持平行。
（4）为了充分利用纸带，每次开始时，小车应尽量靠近打点计时器，为防止小车翻到地面，要在小车碰到滑轮前用手挡住小车。
七、实验注意事项
1.如图所示为某同学“探究在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”的实验装置示意图。
(1)下面列出了一些实验器材：电磁打点
计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、
小车和砝码、沙和沙桶、天平(附砝码)。
除以上器材外，还需要的有_____；
A.秒表 B.刻度尺 C.交变电源 D.直流电源
BC
(2)本实验采用的科学方法是______；
A.理想实验法 B.控制变量法 C.建立物理模型法
B
(3)实验中，需要平衡打点计时器对小车的阻力及其他阻力；小车放在长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，把长木板不带滑轮的一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做__________运动；
匀速直线
(4)实验时，某小组同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他得到的a－F图像可能是图中的____(选填“①”“②”或“③”)图线。
③
乙
2.某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系，打点计时器所用交变电流的频率为50 Hz。
(1)把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动，这样做的目的是____________。
平衡摩擦力
(2)图乙是某次实验得到的纸带，两计数点间有四个打出的点未画出，部分实验数据在图中已标注，则纸带的_____(填“左”或“右”)端与小车相连，小车加速度是______ m/s2。
左
0.51
在拉力不变时，小车的加速度与质量成反比
次数 1 2 3 4
加速度a/(m·s－2) 0.600 0.482 0.307 0.152
4.00 3.00 2.00 1.00