4.2 探究加速度与力、质量的关系（共18张ppt）

(共18张PPT)
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
复习回顾
1.
速度是描述物体运动状态的物理量；加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。
3.
加速度的大小与物体受力大小有关。
加速度的大小与物体的质量大小有关。
2.
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。即力是产生加速度的原因。
讨论1：加速度的大小与力有什么关系？
讨论2：加速度的大小与质量有什么关系？
结论：物体受力相同时，质量越大，加速度越小。
结论：对同一物体，受力越大，加速度越大。
加速度
与力和质量有关
?
定量关系
实验探究
a、F、m的关系
1、研究目的
：
定量分析a、F、m的关系
2、研究方法
：
控制变量法
A、m一定时，a与F的定量关系
B、F一定时，a与m的定量关系
如何设计和进行实验？
实验探究
问题1
如何测量加速度？
问题2
如何测量小车受到的拉力？
问题3
如何减小摩擦力的影响？
方案一：
钩码
纸带
打点
计时器
小车
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
问题4、绳子的拉力等于钩码的重量吗？
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。
问题5、什么情况下钩码重力可以近似等于
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。
方案二：
利用打点计时器来探究加速度与力、质量的关系
如何求加速度？
如何求质量？
如何求合外力？
小车
纸带
打点计时器
控制变量法
保持m一定，
保持F
一定，
探究a与
F的关系
探究a与m的关系
探究思路：
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
当小车质量不变时
次数
F/N
a/m
·s
-2
1
2
3
4
5
如何更直观地处理数据？
0.10
0.146
0.20
0.302
0.30
0.428
0.40
0.592
0.50
0.751
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
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
/kg
-1
m
1
当拉力不变时
次数
m/kg
a/m
·s
-2
1
2
3
4
5
1/m(kg
-1)
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
0.400
0.861
0.500
0.692
0.750
0.470
1.000
0.352
1.200
0.290
在误差允许的范围内，加速度与力成正比，与质量成反比。即：
得出结论：
小
结：
1、实验的研究方法
——
控制变量法
2、实验的注意事项
⑴
平衡摩擦力
⑵
m
<<
M
3、数据的处理方法
——
图像法
要点：设法使图线成一条(过原点的)直线
4、实验结论
⑴
质量一定时，加速度与力的大小成正比
⑵
力的大小一定时，加速度与质量成反比
实验反思
本实验中，我们认为细线对小车的拉力等于托盘和砝码的总重量。
⑴
请根据力和运动的关系分析，小车的拉力等于托盘和砝码的总重量的条件是什么?
答：托盘和砝码处于静止或匀速直线运动状态
当托盘向下加速运动时，拉力
F＜mg
⑵
怎样才能使小车的拉力近似等于托盘和砝码的总重量?
答：加速度越大，拉力
F与mg相差越大
托盘和砝码的质量m远小于小车的质量M
问题讨论
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质量取值较大时，得到的图象将有明显的弯曲，如图所示，试分析其原因。
F
a
O
例
1.
某实验小组的同学在“探究加速度与物体的质量以及外力的关系”的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如图所示。则下列说法中正确的是
(　　
)
数据处理的考查
A.
形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B.
形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C.
形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D.
形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
AD
实验数据的处理
例2.
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如图所示。
(1)
为验证小车质量
M不
变时，a
与
F
成正比。小车质量
M
和沙及桶的质量
m
分别选取下列几组数值。应该用哪组效果会好
(　　)
A.
M＝500
g，m
分别为
50
g、70
g、100
g、125
g
B.
M＝500
g，m
分别为
20
g、30
g、40
g、50
g
C.
M＝200
g，m
分别为
50
g、70
g、100
g、125
g
D.
M＝200
g，m
分别为
30
g、40
g、50
g、60
g
B
(2)
有两位同学通过测量作出
a－F
图象，如图甲、乙所示。试分析：
A
图线不通过坐标原点的原因是
______________________________________；
A
图线上部弯曲的原因是
____________________________________________；
B
图线在纵轴上有截距的原因是
______________________________________。
没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够
未满足沙和沙桶质量
m
远小于小车的质量
M
平衡摩擦力过度