鲁科版_必修1_ 第6章 力与运动 _ 第2节 牛顿第二定律课件28张PPT

第二节 牛顿第二定律（课时1）
力与运动的关系
亚里士多德：力是维持物体运动状态的原因。
伽利略、牛顿：力是改变物体运动状态的原因。
力（F）
加速度(a)
物体的加速度与物体的合外力、物体的质量有关，力越大加速度越大，质量越大加速度越小
改变速度（ ）
惯性（m）
使速度（ ）不变
一、实验目的
1. 探究加速度与力的定量关系a∝F。
2. 探究加速度与质量的定量关系a∝ 。
探究加速度与合外力的关系:
探究加速度与质量的关系:
F
a
m不变
m
a
F不变
?
?
二、实验原理
1.控制变量法
斜面：使小车从斜面同一高度滑下，到达斜面底部具有相同的速度。
橡皮筋：套在自制刹车片上，橡皮筋数目越多提供的力越大。刹车时会在小车后面的纸带上留下墨迹。
砝码：在小车上加减砝码可以改变小车的质量。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}次数
小车质量m/g（包含砝码）
刹车阻力
刹车距离（cm）
加速度
1
150
2根皮筋
18.90
2
300
2根皮筋
40.90
3
300
4根皮筋
18.30
m
2m
2m
F
F
2F
a
2a
2a
合力一定时：
质量一定时：
加速度大小与质量成反比
加速度大小与合力成正比
x
2x
x
1、本实验只是半定量探究加速度与力、质量的关系，而不是定量的探究，不能测得具体的加速度、力。
2、小车和纸带不只受到了刹车片给它的力，还受到其它的力，本实验探究的力是物体受到的合力。
3、由于人有反应时间，并不能保证每次都从小车到斜面底部的时候开始刹车，实验误差较大。
4、本实验只测了一组情况，具有偶然性。
实验改进
2.测量哪些量?
怎么测量?
a、F、m

m：
a:
F:
天平
求出物体所受的合力
打点计时器
G0
F
小车所受合力
竖直方向
G
F
f
水平方向
FN
FN
f
G
G1
G2
斜面方向
FN
f
G
G1
G2
F
小车所受合力
（1）目的：小车所受的合力等于重物给小车的拉力。
平衡摩擦力
（2）方法：将长木板放在实验桌上，在长木板的不带定滑轮
的一端下面垫上垫木，反复移动垫木的位置，直至小车被轻推
后在斜面上做匀速直线运动（平衡时小车应该带着纸带）。
（3）结果 ：打点计时器打出的纸带相邻两点间距相等。
（4）优点：改变小车质量后不需要再次平衡摩擦力。
（5）可能出现的情况：
点间距越来越大：木板倾角过大，平衡摩擦力过剩。
点间距越来越小：木板倾角过小，平衡摩擦力不足。
（6）注意事项：平衡摩擦力时小车上不挂重物。
实验经验表明：在砝码质量远小于小车质量时，线的拉力近似等于钩码的重力。
线的拉力与重物重力的关系
实验改进：用弹簧测力计和滑轮直接测出小车受到的拉力。
方案一、打点计时器测加速度
在纸带上标记出几个计数点，利用△x=aT2计算加速度。为保证结果的准确性，可多选几个计数点，采用逐差法计算加速度。
光电门1 t1
光电门2 t2
挡光板
△x
X,t
方案二、光电门测加速度
光电门
数字计时器
方案三、位移传感器测加速度
三、实验器材
四、实验步骤
砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺。
1．用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。
2．按图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。
3．平衡摩擦力：在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。
4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。
5．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力，m1g、m2g、…，以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。
表格1　物体的质量一定，加速度与受力的关系
实验次数
加速度a/(m·s－2)
小车受力F/N
1


2


3


4


5


6.保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。
7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。
8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。
表格2　物体受到的外力一定，加速度与质量的关系
五、数据处理
1.分析加速度与力的关系
依据表格1，以a为纵坐标，以合力F为横坐标，作出a-F关系图像，并分析结论。
2.分析加速度与质量的关系
依据表格2，以a为纵坐标，以质量M的倒数 为横坐标作出a- 关系图像，并分析结论。
六、注意事项
1.平衡摩擦力时小车上不挂重物，但小车要拖着纸带运动 。
2.改变小车质量时不需要重复平衡摩擦力 。
3.重物的质量要远小于小车的质量。
4.用打点计时器时要先打开电源再释放纸带，小车运动到轨道边缘时应注意不要让小车撞到轨道边缘。
5.在探究加速度与物体质量的关系作图时应该以质量的倒数作为横坐标。
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装成图示的装置。
（1）指出本实验有什么不妥的地方及改进的办法。
（2）下图是改进后打点计时器测出的纸带，相邻两个计数点间有4个点没有画出。请根据纸带求出小车的加速度大小为 m/s2 （结果保留两位有效数字）