4.2探究加速度与力、质量的关系 人教版（2019）高中物理必修第一册课件(共20张PPT)

(共20张PPT)
4.2
探究加速度与力、质量的关系
装满货物
空车
启动快
启动慢
受力一定时，质量越小，其加速度越大。
比赛用小汽车
一般用小汽车
启动快
启动慢
质量一定时，受力越大，其加速度越大
物体的加速度a与所受到的合外力F、物体质量m有怎样的关系？
提出问题:
猜想与假设：
m
一定时，F
大，a大
a与F成正比
猜
F
一定时，m
大，a小
猜
a
与m成反比
加速度
与力和质量有关
?
定量关系
一、实验探究a与F和
m
的关系
1、研究目的
2、研究方法
（1）当m一定时，研究a与F的关系
（2）当F一定时，研究a与m的关系
控制变量法
定量分析a、F、m
的关系
3、设计和进行实验
实验探究
加速度
a
与合外力
F
的关系
保持小车的质量不变，改变小车所受的拉力F，分析加速度a与合外力F的关系
实验探究
实验过程
（1）用天平测出小车和小盘的质量
M
和m，并把数据记录下来(要求：M
>>
m)
说明：M
为小车以及小车上的砝码的总质量
m
为小盘以及小盘上的砝码的总质量
注意:只有当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时,小车所受拉力F才近似等于盘和砝码的总重力。即M
>>
m时，F=mg
实验探究
实验过程
（1）用天平测出小车和小盘的质量
M
和m，并把数据记录下来(要求：M
>>
m)
（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上
（3）平衡摩擦力
将长木板不带定滑轮的一端垫高。轻推小车，使小车斜面上做匀速直线运动。
（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，并标注牵引力。
（5）保持小车质量不变，在小盘内放入质量为m1的小物体，重复上述实验
（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材
实验探究
数据处理
数据采集
在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度
ai
(
i
=
1、2、……)，并记录在表格中
小车质量
M
=
kg
次数
牵引力
F/N
F
=
(m+mi
)g
加速度
a
/（m/s2）
1
2
3
4
?
实验探究
数据处理
数据分析
用纵坐标表示加速度
a，横坐标表示牵引力F，作a
—
F
图象
次数
牵引力F/N
加速度a
1
2
3
4
5
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.30
0.10
0.15
0.21
0.26
F/N
a/m·s－2
0
0.10
0.20
0.30
0.40
0.20
0.40
0.60
a
—
F
图象是一条过原点的倾斜直线
a与F成正比
实验探究
加速度
a
与物体的质量
m
的关系
保持小车所受合外力不变，改变小车的质量
m，分析加速度
a
与质量
m
的关系
实验探究
实验过程
（1）用天平测出小车质量
M
，并把数据记录下来
（2）按实验装置图把实验器材安装好，但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上
（3）平衡摩擦力
（4）把细绳系在小车上，并绕过定滑轮，先接通电源再放开小车，取下纸带，标注小车质量
（5）保持小盘质量不变，在小车增加砝码质量为m1，重复上述实验
（6）重复上述实验多次后，停止实验，整理器材
数据处理
数据采集
在上述实验的每条纸带上都选取一段比较理想（一般舍头去尾）的部分，选择计数点，测量相应的位移，计算打每条纸带的加速度
ai
(
i
=
1、2、……)，并记录在表格中
牵引力
F
=
N
次数
小车质量m
=
(M+mi
)/Kg
加速度
a
/
m·s－2
1
2
3
4
5
?
m/
kg
a/m·s
-2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
当拉力不变时
次数
m/kg
a/m
·s
-2
1
2
3
4
5
0.400
0.861
0.500
0.692
0.750
0.470
1.000
0.352
1.200
0.290
问题1
a
—
m
为曲线能否说明a
与m
成反比？
问题2
如何进步研究？
数据处理
m/
kg
a/m·s
-2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
当拉力不变时
次数
m/kg
a/m
·s
-2
1
2
3
4
5
0.400
0.861
0.500
0.692
0.750
0.470
1.000
0.352
1.200
0.290
数据处理
1/m
(kg
-1)
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
1/m
(kg
-1)
a/m·s
-2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
a
0
m
1
实验结论
3
a
—
图象是一条过原点的倾斜直线
1
—
m
说明：在牵引力一定时，
a
与m
成反比
（三）实验结论
m
一定时，a
∝
F
F一定时，a
∝
1/m
F/
N
a/m·s
-2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1/m
(kg
-1)
a/m·s
-2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
F
a
0
某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是:
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不彻底
F
a
0
平衡摩擦力过度
1/m
(kg
-1)
a/m·s
-2
0
不在满足小车质量远大于小盘及砝码质量