課件-實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 課件

1、第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能運(yùn)用基本的測(cè)量方法測(cè)量加速度大小，并進(jìn)行實(shí)際操作.2、通過探究認(rèn)識(shí)到加速度與外力和質(zhì)量有關(guān)，并能與生活中的經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系.3、對(duì)影響加速度大小的因素進(jìn)行合理的假設(shè)和判斷，得出自己的結(jié)論. 4、理解加速度與物體受到的合外力、物體質(zhì)量的定量關(guān)系. 什么是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變？根據(jù)牛頓第一定律，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因是什么？ 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變指的是物體的速度發(fā)生了變化力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因力運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化速度變化產(chǎn)生加速度力是產(chǎn)生加速度的原因復(fù)習(xí)思考物體的加速度a 可能和哪些因素有關(guān)？mF1mF2F1F2m2Fm1m2m1F結(jié)論：當(dāng)

2、物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度隨著力的增大而增大結(jié)論：當(dāng)力的大小一定時(shí)，物體加速度隨著質(zhì)量的增大而減小思考與討論加速度與力和質(zhì)量有關(guān)?定量關(guān)系猜測(cè)：？一、實(shí)驗(yàn)探究1、研究目的： 定量分析a與F、m的關(guān)系2、研究方法： 控制變量法A、m一定時(shí)，a與F的定量關(guān)系B、F一定時(shí)，a與m的定量關(guān)系問題1：怎樣測(cè)量加速度？問題2：如何才能給小車提供一個(gè)恒定合外力？小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器初步方案3、如何測(cè)量用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(在原有知識(shí)上引出實(shí)驗(yàn)方案)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)加速度的方法和公式是什么？方案一：小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平為器材，研究小車運(yùn)動(dòng).鉤碼的總重力G當(dāng)作小車受到的拉

3、力F從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算出小車的加速度a用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M4、實(shí)驗(yàn)裝置小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器方案評(píng)估：繩拉小車的力是小車受到的合力嗎?如果不是，應(yīng)如何改進(jìn)?平衡摩擦力：將木板的一端適當(dāng)墊高，不掛托盤，給小車一定的初速度，小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)，觀察點(diǎn)距是否相等.分析： G1= f ，重力沿平行與軌道方向的分力G1平衡小車所受軌道上的摩擦力f，此后小車若受到細(xì)繩沿平行與軌道方向上的拉力即為所受合力。斜面GfNG1G2fGN 2. 為什么要調(diào)節(jié)軌道的坡度？F/ Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5當(dāng)小車質(zhì)量不變時(shí)次數(shù)

4、F/Na/m s -2123450.10 0.1460.20 0.3020.30 0.4280.40 0.5920.50 0.751如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？5、數(shù)據(jù)處理結(jié)論： a Fm/ kga/ms -20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2a/ms -20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg -1m1當(dāng)拉力不變時(shí)次數(shù)m/kga/m s -212345/kg -12.502.001.331.000.83m10.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.2

5、90變換坐標(biāo)結(jié)論： a 1/m（注意：這里的力指的是物體所受的合外力）(1)、m一定，加速度a與F的定量關(guān)系：(2)、F一定，加速度a與m的定量關(guān)系:6、實(shí)驗(yàn)結(jié)論方案二：以小車、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、粗線、砝碼、鉤碼、天平、刻度尺、寬口夾子為實(shí)驗(yàn)器材，研究小車的運(yùn)動(dòng).注意：只有當(dāng)盤和砝碼的質(zhì)量要比小車的質(zhì)量小得多時(shí)，小車所受細(xì)繩的拉力才近似等于盤和砝碼的總重力.二、其它方案 本節(jié)課我們用了一種方法、研究了兩個(gè)關(guān)系、解決了兩個(gè)問題、得到了兩個(gè)結(jié)論.一種方法：控制變量法兩個(gè)關(guān)系：加速度與力關(guān)系、加速度與質(zhì)量關(guān)系兩個(gè)問題：加速度測(cè)量問題、力的測(cè)量問題兩個(gè)結(jié)論：加速度與力正比、加速度與質(zhì)量反比1、實(shí)驗(yàn)的

6、研究方法 控制變量法2、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) 平衡摩擦力 m M3、數(shù)據(jù)的處理方法 圖象法 要點(diǎn)：設(shè)法使圖線成一條(過原點(diǎn)的)直線4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力的大小成正比 力的大小一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比小 結(jié)實(shí)驗(yàn)反思 本實(shí)驗(yàn)中，我們認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力等于托盤和砝碼的總重量。 請(qǐng)根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析，小車的拉力等于托盤和砝碼的總重量的條件是什么? 答：托盤和砝碼處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)托盤向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力 Fmg 怎樣才能使小車的拉力近似等于托盤和砝碼的總重量? 答：加速度越大，拉力 F與mg相差越大 托盤和砝碼的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M1.鉤碼的總重力G與小車受到的拉力F大

7、小相等嗎？不等于！因?yàn)殂^碼向下加速，所以繩子的拉力小于鉤碼的重力.因此小車受到的拉力F略小于鉤碼的總重力G.解決方法：鉤碼改用砂桶，使砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量. 問題思考當(dāng)砝碼質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多時(shí)（1/6），繩子的拉力近似等于砝碼的重力，即小車受到合外力近似等于砝碼的重力.2.什么情況下鉤碼重力可以近似等于繩子拉力即小車所受的合外力？ 小車受到的拉力F略大于小車受到的合力.解決方法：平衡摩擦力.3. 小車受到的拉力F等于小車受到的合力嗎？ 將長(zhǎng)木板傾斜一定角度，應(yīng)該等于arctanu ，此時(shí)物體在斜面上受到的合外力為0。做實(shí)驗(yàn)時(shí)肯定無法這么準(zhǔn)確：只要把木板傾斜到物體在斜面上大致能夠勻速下滑（可以根據(jù)紙帶上的點(diǎn)來判斷）； 做實(shí)驗(yàn)前不掛重物，小車連上紙帶且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要工作狀態(tài)。分析：M