人教版必修一高中物理4-2《实验：探究加速度与力、质量的关系》课件(25张PPT)

(共25张PPT)
探究加速度与力、
质量的关系
物体运动状态变化的快慢和什么有关？
1、质量
2、受力
例如：一般小汽车从静止加速到100km/h，只需十几秒的时间，而满载的货车加速就慢的多。
例如：竞赛用的小汽车，质量不很大，却安装着强大的发动机，可以获得很大的加速度。
m
m
F1
F2
m1
m2
F
F
F1m1定性讨论1
定性讨论2
理
论
推
理
结论：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大。
讨论：物体质量一定，受力不同，
加速度有什么不同
结论：当力大小相同时，物体的质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小。
注意：这里的力指的是物体所受的合外力。
讨论：力大小相同，作用在不同质量的
物体上，物体加速度有什么不同？
总结：影响加速度的因素有哪些？
1、合外力
2、质
量
猜想：
物体的加速度与力、质量有什么定量关系？
实验的基本思路是什么呢？
控制变量法
“a”与“F”、“m”
二个物理量均有关系，
　应该从何处入手呢？
实验的探究思路确定为两个方面：
一是保证质量不变，探究加速度与外力的关系；
二是保证外力不变，探究加速度与质量的关系。
一、研究方法
实
验
探
究
思考
质量、力与加速度分别如何测量？
质
量
—天平
恒
力
——
？
加速度
——
？
方案一：小车、打点计时器、纸带、长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平，研究小
车运动。从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a。
砝码　
小车　
打点计时器　
纸带　
实验方案
小车
小车
夹子
Ｆ
Ｆ
方案二：
课本上参考案例中的实验方案
由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同
方案二：两小车对比
砝码
F1　
参照小车m
实验小车m　
砝码
F2　
怎样提供并测量物体所受的恒力？
思考
1、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速
直线运动。
2、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。
方案三：利用气垫导道
该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果
精确，但中学一般没有这种仪器。
图
1
:
气垫导轨装置
光电门1
光电门2
挡光板
△x
X
t
利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系
1.摆放好实验装置，平衡摩擦力。
2.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码，将车拉到打点计时器附近。
3.打开打点计时器电源，再释放小车，得到纸带，并在纸带上计下钩码重量。
4.改变钩码的重量，重复以上的步骤2-3多次。
5.设计表格，记录实验数据。
实验步骤
实验方案一
数据处理
保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系：
实验次数
加速度ɑ
小车受力F
N
1.
2.
3.
4.
5.
图表法
保持物体（小车）质量一定
实验次数
F/N
a/
1
2
0.4
1.2
3
0.5
1.5
4
0.6
1.86
5
0.8
2.4
探究加速度与力的关系
实验结论：当物体质量一定时，加速度与力成正比。
探究二：加速度与质量的关系
保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量的关系。（实验前已测出小车净重196.8g）
实验次数
小车质量
m(Kg)
1
/
m
a/
1
2
3
4
实验次数
m/kg
a/(m/s2)
1/m
1
0.4
0.861
2.5
2
0.5
0.692
2
3
0.75
0.47
1.33
4
1
0.352
1
5
1.2
0.29
0.83
0
0
保持物体受力不变
教师点评：
1、实验数据处理最好运用图表、图线及拟合线性方程。
2、应灵活运用数学工具处理非线性关系的数据。如变
a-m
图象为
a–1/m
图象，即“变曲为直”。
探究实验二的总结与点评
当外力F一定时，
物体的加速度与其质量成反比，
即：
实验后反思总结
一.平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。
二.实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车
三.实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，细绳对小车的拉力才近似等于重物的重力。
一句话，物理学的规律不是通过有限的几个实验“归纳”出来的，本节实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验。
有了这样的认识，就大可不必因为数据与书本不一致而苦恼，更不能随意更改记录去“凑数”，也许，这样的差异孕育着新的发现，或至少能检验出你的错误。我们的责任是忠实地记录一切原始数据