2. 探究加速度与力、质量的关系课件 24张PPT

第四章 牛顿运动定律
动力学的奠基者 英国科学家牛顿(1643-1727)
牛顿第一定律：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。
牛顿第一定律：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。
力是产生加速度的原因
感受实例
加速度a与力F有关
感受实例
加速度a与质量m有关
F1赛车从0加速到时速100公里只需2.3秒
质量是惯性大小的量度
物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？
研究方法：控制变量法
保持m不变，研究a 与F的关系;
保持F不变，研究a与m的关系。
实验验证
思考：如何设计实验?
事实是不是这样呢？
m一定， a∝ F；

F一定， a∝1/m。
明确几个问题:
2.如何由实验得出结论?
1.怎么设计这个实验?
1.测量哪些量?
2.怎么测量?
数据处理：
m不变时，a与F关系；
F不变时，a与m关系。
a、F、m
m：
a:
F:
天平
求出物体所
受的合力
实验设计:
参考方案一:用打点计时器探究
小车:
打点计时器:测量小车运动过程中的加速度
钩码:重力提供拉力
研究对象,可用天平称其质量
合力F=?
G
FN
F
f
平衡摩擦力：
钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F
G
G1
FN
f
G1平衡摩擦力f。
实验步骤:
1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿
过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。
3.控制小车质量不变，用细线(细线与木板平行)将钩码与小车相连（钩码质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车，测出一组数据。
4.改变钩码质量，多测几组数据。
5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
演示实验：探究加速度a与质量m的关系
数据采集与处理
实验结论：
m一定时，a∝F
F一定时，a∝1/m
实验设计二：
设计对比实验
设计方案
保持小车
质量不变
不变
保持力
可知物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。
a∝
F
—
m
或者F∝ma 进一步可以将表达式改为：
F = k ma
其中 k 为比例常数，当所有物理量均取国际单位（即：力的单位取 N ，质量单位取 kg ，加速度单位取 m/s2 ）时：k =1，此时关系式变为：
F合 = ma
此即为牛顿第二定律的数学表达式。
F合
a= ———
m
F合 =ma
理解：
1.矢量性:(a与F合方向相同)
2.瞬时性:(a与F合 同时产生,同时消失,同时变化)
3.同体性:( a与F合 , m都属于同一物体，既研究对象统一性）
4.独立性
5.局限性
1、下列说法中正确的是（ ）
A．物体所受合外力越大，加速度越大。
B．物体所受合外力越大，速度越大。
C．物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。
D．物体的加速度大小不变一定受恒力作用
答案：A
课堂小结
本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究，根据已掌握的物理知识设计实验方案，探索物理规律是物理学研究的重要方法。
1．关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中符合实际的是 (　　)
A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
课堂练习
√
2、在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时， 某学生将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有两个明显的错误，请你指出来：
（1）
（2）
没有平衡摩擦力
打点计时器应使用低压交流电源
3．某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：
F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a/(m·s－2)
0.11
0.19
0.29
0.40
0.51
(1)根据表中的数据在图实－4－9所示的坐标中作出a－F图象；
(2)图象的斜率的物理意义是_________________；
(3)图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是___________；
(4)小车和砝码的总质量为________ kg.
解析：(1)选取适当的标度，作出a－F图象如图所示．
(2)由F＝Ma得a＝F/M ，可见图象的斜率为小车和砝码的总质量的倒数．
(3)图象与F轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小车受到的阻力，大小为0.1 N.
(4)由图可知图线斜率k＝1(kg－1)，由k＝ 1/M可得：M＝1 kg.
如何测量加速度a:
1.直接测量
2.间接比较
构建一匀变速直线运动
打点计时器
对应
仪器
控制运动时间t相同
a与x成正比,用x比较a的大小

第 章 牛顿运动定律
四
规定所有的基本单位：
cd
mol
摩(尔)
物质的量
坎(德拉)
发光强度
K
开(尔文)
热力学温度
A
安(培)
电流
s
秒
时间
kg
千克(公斤)
质量
m
米
长度
单位符号
单位名称
物理量名称
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