人教版（2019）高一物理必修 第一册：4．2 实验：探究加速度与力、质量关系（共34张PPT）

(共34张PPT)
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4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系
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力F——迫使“物体运动状态变化”的原因
质量m——抵抗“物体运动状态变化”的本领
加速度a——描述“物体运动状态变化”的快慢

与力和质量有关
物体运动状态的变化
物体速度的变化
加速度
思考：
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1：在书本上撒一些碎纸片，先用嘴轻轻地吹，再用力使劲吹，我们会观察到什么的现象？你能得到什么结论？
2：在书本上撒一些小石子和一些碎纸片，用
力使劲吹。我们又会观察到什么的现象？又能
得到什么结论？
结论：对某一物体而言，受到的力越大，其运动状态越容易改变，即加速度越大。
结论：对不同物体而言，受到相同的力，质量越小，其运动状态越容易改变，即加速度越大。
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学生探究α与F、m的定量关系
一.确定研究方法:
应该采用什么样的物理方法来研究 a与F、m的定量关系呢？
二.设计实验方案:
（1）如何测量物体的加速度、质量和受到的力？
（2）怎样设计实验步骤？怎样选用和调试实验器材？
（3）如何采集实验数据，怎样对实验数据进行分析？
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加速度与力、物体的质量有什么定量的关系？
猜想：加速度与力成正比
加速度与质量成反比。
m一定，F越大，a越大。 a∝ F或者a∝ Fn；

F一定， m越小，a越大。a∝1/m或者a∝1/mn。
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怎样才能探究出加速度、力、质量三个变量之间的关系?
控制变量法:
1保持质量不变,研究加速度与力的关系；
2保持力不变,研究加速度与质量的关系。
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方案一：小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。
用天平测出小车的质量m
从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a
砝码的总重力G当作小车受到的拉力F
学生探究方案
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思考：小车在运动方向上受几个力的作用？细绳对小车的拉力等于小车所受的合力吗？
例1、如图一个木块正在倾角为θ为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。
问：如果此时给物体加上一个沿斜面向
下的力F，那物体现在受到的合外
力是多少？
N
Gcosθ
Gsinθ

G
θ
N
Ff
所以：
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如何来平衡摩擦力？
我们将长木板倾斜一定角度θ，θ应
该等于
这么准确，做实验时肯定无法这么准确，
我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大
致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点
来判断）
，此时物体在斜面上
受到的合外力为0。做实验时肯定无法
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绳子的拉力等于钩码(或者沙桶）的重力吗？
为什么？
不等于！因为钩码向下加速，所以绳
子的拉力小于钩码的重力。
什么情况下钩码（或者沙桶）重力可以近似等于
绳子拉力，即小车所受的合外力？
当砝码质量比小车质量小得多时,绳子的拉力近似等于砝码的重力，即小车受到合外力近似等于砝码的重力。
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实验装置图
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小车
纸 带
改进后的实验装置图：
把木板一端垫高，平衡小车受到的摩擦力
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按照制定的实验方案进行实验
收集并记录数据

试验次数 加速度α(m/s2) 小车受力F(N)
1
2
3
4
5
试验次数 加速度α(m/s2) 小车质量m(kg)
1
2
3
4
5
A、加速度与合外力的关系
实验基本思路：保持物体的质量不变，
测量物体在不同的合力
作用下物体的加速度，
分析加速度与合外力
的关系。
实验数据的记录处理：
1.0
0.20
1.6
0.40
2.0
0.5
实验数据
实验次数 a/m/s2 F/N
第一次
第二次
第三次
B、加速度与质量的关系 :
实验的基本思路：保持物体所受的合外
力相同，测量不同质
量的物体在该力的作
用下的加速度，分析
加速度与质量的关系。
0.25
5.0
0.15
4.0
0.10
3.3
实验数据记录处理：
实验数据
实验次数 a/m/s2 1/m
第一次
第二次
第三次
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如何分析这些数据？
－－图象法（图象处理技巧）
m
对实验数据的处理
实验结论：
加速度与力成正比，与质量成反比。

即： a ∝ F

∝
a
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方案二：小车一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码。用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出物体运动的时间，求出加速度a 。
学生探究方案
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方案三：以两辆小车、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。
学生探究方案
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学生探究方案
质量保持不变
合外力保持不变
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控制变量m或F.探讨加速度a与F或m的关系
X1/ X2=a1/a2
测量X1 、X2
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实验结论：

m一定时

a∝F

实验结论：

F一定时
a∝1/m
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进一步交流、讨论
气垫导轨装置
你是否还有其他的探究方案？
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