教學(xué)課件 42 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系郭雪鵬臨泉一中22實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系郭雪鵬22伽利略終結(jié)延續(xù)千年的關(guān)于運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)——運(yùn)動(dòng)需要力的維持.牛頓將其抽象概括為一條物理定律——牛頓第一定律.加速度描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢，而力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，慣性與質(zhì)量有關(guān).加速度、質(zhì)量和合力三者間必然存在某種關(guān)聯(lián).本節(jié)通過實(shí)驗(yàn)探究三者的關(guān)系.2伽利略終結(jié)延續(xù)千年的關(guān)于運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)——運(yùn)動(dòng)需要力的維持.定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景?、小車、木塊

甲乙問題：哪種情況小車的加速度較大？小車受到的合力較大？說明分析過程. m不變，a與合力F有何關(guān)系？3定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景?、小車、木塊3定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景濉⑿≤?、木塊、鉤碼問題：哪種情況小車的加速度大？你是如何判斷的？

4丙

丁合力F不變，a與m有何關(guān)系？定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景?、小車、木塊、鉤碼4丙一、猜想假設(shè)假設(shè)1：m保持不變，a與F成正比， a∝F假設(shè)2：F保持不變，a與m成反比，a∝F為物體受到的合力.(自然偏愛簡(jiǎn)潔，從簡(jiǎn)單關(guān)系開始研究)5m1一、猜想假設(shè)假設(shè)1：m保持不變，a與F成正比，5m1研究思路：小車在重物牽引下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)？1.如何測(cè)量小車質(zhì)量？如何改變車的質(zhì)量？天平測(cè)質(zhì)量或用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出重力2.如何測(cè)量小車勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度?小車連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，逐差法計(jì)算加速度3.如何提供并度量小車受到的合力F？6研究思路：小車在重物牽引下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)？6二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題：小車受到哪些力？合力是多少？

車的合力F=T-f如何解決阻力f的問題？有哪些解決方案?7紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器mgFNTf二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題：小車受到哪些力？合力是多少？7紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)木塊沿斜面勻速下滑的條件是什么？重力沿斜面的分力與阻力有何關(guān)系？8Gsinθ=μGcosθ

→

μ=tanθ

θGfFN能用這種方法抵消小車及紙帶的阻力嗎？木塊沿斜面勻速下滑的條件是什么？重力沿斜面的分力與阻力有何關(guān)

平衡摩擦力：調(diào)節(jié)導(dǎo)軌傾角，小車連接紙帶,不連接鉤碼.輕推小車，若小車能沿導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng),說明阻力恰好被平衡.9 9

鉤碼(質(zhì)量設(shè)為m0)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，細(xì)線張力T<m0g.

若m0<<m(車的質(zhì)量)，T≈m0g10Tm0g 鉤碼(質(zhì)量設(shè)為m0)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，細(xì)線張力T<m0g.三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)裝置2、實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、導(dǎo)軌(帶滑輪)、砝碼若干、細(xì)線、刻度尺11三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)裝置113、實(shí)驗(yàn)步驟①在小車上放幾個(gè)砝碼增加小車質(zhì)量,記錄數(shù)值m②平衡摩擦力:安裝實(shí)驗(yàn)器材,調(diào)整導(dǎo)軌一端高度,使得輕推小車(小車連接紙帶)后能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)③接通電源,用一元硬幣牽引小車運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)結(jié)束關(guān)閉電源；取下紙帶,選擇、標(biāo)記計(jì)數(shù)點(diǎn).3、實(shí)驗(yàn)步驟④保持小車的質(zhì)量m不變，改變小桶中硬幣數(shù)目(每次增加2枚硬幣).先接通電源,后釋放小車.重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次.在紙帶上標(biāo)記硬幣個(gè)數(shù).⑤標(biāo)記計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)記錄在表格中.用逐差法(或繪制v-t圖像)計(jì)算各條紙帶的加速度.④保持小車的質(zhì)量m不變，改變小桶中硬幣數(shù)目(每次增加2枚硬⑥保持小桶硬幣數(shù)不變(3枚).在小車上增加1個(gè)砝碼,測(cè)出其總質(zhì)量M.先接通電源,打點(diǎn)穩(wěn)定后,再釋放小車.⑦每次增加1個(gè)砝碼,重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次.根據(jù)打點(diǎn)情況合理選擇計(jì)數(shù)點(diǎn),在紙帶上標(biāo)記小車質(zhì)量.測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo),計(jì)算各條紙帶的加速度，記錄于表格.14⑥保持小桶硬幣數(shù)不變(3枚).在小車上增加1個(gè)砝碼,測(cè)出其總四、數(shù)據(jù)分析研究a

和F關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格15實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)/cmT/sa/(m·s-2)硬幣/個(gè)012345612345四、數(shù)據(jù)分析研究a和F關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格15實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)

質(zhì)量m不變，若a與F成正比，數(shù)據(jù)點(diǎn)(ai，F(xiàn)i)近似在一條過原點(diǎn)的直線.16F/Na/(m·s-2)O合理標(biāo)記坐標(biāo)軸單位，須：①容得下所有數(shù)據(jù)；②圖像占據(jù)坐標(biāo)紙較大面積. 質(zhì)量m不變，若a與F成正比，數(shù)據(jù)點(diǎn)(ai，F(xiàn)i)近似在一條研究a

和m關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格17實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)/cmT/sa/(m·s-2)m/kg0123456123451m/kg-1研究a和m關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格17實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)/cmT/s18思考與討論：某同學(xué)繪制的a-m圖像如圖，該同學(xué)認(rèn)為從圖像可以得到：合力不變，a與m成反比.如何評(píng)價(jià)該同學(xué)的觀點(diǎn)？m/kga/(m·s-2)18思考與討論：某同學(xué)繪制的a-m圖像如圖，該同學(xué)認(rèn)為從圖像

根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式，巧妙利用數(shù)學(xué)技巧將非線性關(guān)系化為線性關(guān)系，是物理學(xué)常用的研究方法.19maOaO1

m 根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式，巧妙利用數(shù)學(xué)技巧將非線性關(guān)系化為線性關(guān)系，五、誤差分析系統(tǒng)誤差

細(xì)線張力T<m0g；電源頻率變化；偶然誤差

質(zhì)量測(cè)量；距離測(cè)量；標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)；減小誤差方法

偶然誤差可通過多次測(cè)量取平均值降低(例如多次測(cè)量小車質(zhì)量，取質(zhì)量的平均值)20五、誤差分析系統(tǒng)誤差

細(xì)線張力T<m0g；電源頻率變化；課堂小結(jié)實(shí)驗(yàn)原理

①平衡摩擦力②T≈m0g(m0<<m)實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)分析：a-F圖像a-1/m圖像21課堂小結(jié)實(shí)驗(yàn)原理

21作業(yè)1.復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)兩個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格：

①研究a-F關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格

②研究a-m關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格2.完成教材87頁“練習(xí)與應(yīng)用”第2題(1)用逐差法計(jì)算加速度；(2)在教材坐標(biāo)紙中繪制a-1/m圖像22作業(yè)1.復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)兩個(gè)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格： ①研究a拓展思考本實(shí)驗(yàn)方案中由于無法測(cè)出繩中張力，當(dāng)m0<<m，繩中張力T≈m0g試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)出繩中張力T大小。拓展思考本實(shí)驗(yàn)方案中由于無法測(cè)出繩中張力，當(dāng)m0<<m，繩中實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系郭雪鵬臨泉一中22實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系郭雪鵬22伽利略終結(jié)延續(xù)千年的關(guān)于運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)——運(yùn)動(dòng)需要力的維持.牛頓將其抽象概括為一條物理定律——牛頓第一定律.加速度描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的快慢，而力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，慣性與質(zhì)量有關(guān).加速度、質(zhì)量和合力三者間必然存在某種關(guān)聯(lián).本節(jié)通過實(shí)驗(yàn)探究三者的關(guān)系.25伽利略終結(jié)延續(xù)千年的關(guān)于運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)——運(yùn)動(dòng)需要力的維持.定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景?、小車、木塊

甲乙問題：哪種情況小車的加速度較大？小車受到的合力較大？說明分析過程. m不變，a與合力F有何關(guān)系？26定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景?、小車、木塊3定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景濉⑿≤?、木塊、鉤碼問題：哪種情況小車的加速度大？你是如何判斷的？

27丙

丁合力F不變，a與m有何關(guān)系？定性探究三者關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)?zāi)景濉⑿≤?、木塊、鉤碼4丙一、猜想假設(shè)假設(shè)1：m保持不變，a與F成正比， a∝F假設(shè)2：F保持不變，a與m成反比，a∝F為物體受到的合力.(自然偏愛簡(jiǎn)潔，從簡(jiǎn)單關(guān)系開始研究)28m1一、猜想假設(shè)假設(shè)1：m保持不變，a與F成正比，5m1研究思路：小車在重物牽引下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)？1.如何測(cè)量小車質(zhì)量？如何改變車的質(zhì)量？天平測(cè)質(zhì)量或用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出重力2.如何測(cè)量小車勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度?小車連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，逐差法計(jì)算加速度3.如何提供并度量小車受到的合力F？29研究思路：小車在重物牽引下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)？6二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題：小車受到哪些力？合力是多少？

車的合力F=T-f如何解決阻力f的問題？有哪些解決方案?30紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器mgFNTf二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問題：小車受到哪些力？合力是多少？7紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)木塊沿斜面勻速下滑的條件是什么？重力沿斜面的分力與阻力有何關(guān)系？31Gsinθ=μGcosθ

→

μ=tanθ

θGfFN能用這種方法抵消小車及紙帶的阻力嗎？木塊沿斜面勻速下滑的條件是什么？重力沿斜面的分力與阻力有何關(guān)

平衡摩擦力：調(diào)節(jié)導(dǎo)軌傾角，小車連接紙帶,不連接鉤碼.輕推小車，若小車能沿導(dǎo)軌做勻速運(yùn)動(dòng),說明阻力恰好被平衡.32 9

鉤碼(質(zhì)量設(shè)為m0)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，細(xì)線張力T<m0g.

若m0<<m(車的質(zhì)量)，T≈m0g33Tm0g 鉤碼(質(zhì)量設(shè)為m0)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，細(xì)線張力T<m0g.三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)裝置2、實(shí)驗(yàn)器材：電火花計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、導(dǎo)軌(帶滑輪)、砝碼若干、細(xì)線、刻度尺34三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)裝置113、實(shí)驗(yàn)步驟①在小車上放幾個(gè)砝碼增加小車質(zhì)量,記錄數(shù)值m②平衡摩擦力:安裝實(shí)驗(yàn)器材,調(diào)整導(dǎo)軌一端高度,使得輕推小車(小車連接紙帶)后能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)③接通電源,用一元硬幣牽引小車運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)結(jié)束關(guān)閉電源；取下紙帶,選擇、標(biāo)記計(jì)數(shù)點(diǎn).3、實(shí)驗(yàn)步驟④保持小車的質(zhì)量m不變，改變小桶中硬幣數(shù)目(每次增加2枚硬幣).先接通電源,后釋放小車.重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次.在紙帶上標(biāo)記硬幣個(gè)數(shù).⑤標(biāo)記計(jì)數(shù)點(diǎn)，用刻度尺測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)記錄在表格中.用逐差法(或繪制v-t圖像)計(jì)算各條紙帶的加速度.④保持小車的質(zhì)量m不變，改變小桶中硬幣數(shù)目(每次增加2枚硬⑥保持小桶硬幣數(shù)不變(3枚).在小車上增加1個(gè)砝碼,測(cè)出其總質(zhì)量M.先接通電源,打點(diǎn)穩(wěn)定后,再釋放小車.⑦每次增加1個(gè)砝碼,重復(fù)實(shí)驗(yàn)5次.根據(jù)打點(diǎn)情況合理選擇計(jì)數(shù)點(diǎn),在紙帶上標(biāo)記小車質(zhì)量.測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo),計(jì)算各條紙帶的加速度，記錄于表格.37⑥保持小桶硬幣數(shù)不變(3枚).在小車上增加1個(gè)砝碼,測(cè)出其總四、數(shù)據(jù)分析研究a

和F關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格38實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)/cmT/sa/(m·s-2)硬幣/個(gè)012345612345四、數(shù)據(jù)分析研究a和F關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格15實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)

質(zhì)量m不變，若a與F成正比，數(shù)據(jù)點(diǎn)(ai，F(xiàn)i)近似在一條過原點(diǎn)的直線.39F/Na/(m·s-2)O合理標(biāo)記坐標(biāo)軸單位，須：①容得下所有數(shù)據(jù)；②圖像占據(jù)坐標(biāo)紙較大面積. 質(zhì)量m不變，若a與F成正比，數(shù)據(jù)點(diǎn)(ai，F(xiàn)i)近似在一條研究a

和m關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格40實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)/cmT/sa/(m·s-2)m/kg0123456123451m/kg-1研究a和m關(guān)系數(shù)據(jù)記錄表格17實(shí)驗(yàn)各計(jì)數(shù)點(diǎn)坐標(biāo)/cmT/s41思考與討論：某同學(xué)繪制的a-m圖像如圖，該同學(xué)認(rèn)為從圖像可以得到：合力不變，a與m成反比.如何評(píng)價(jià)該同學(xué)的觀點(diǎn)？m/kga/(m·s-2)18思考與討論：某同學(xué)繪制的a-m圖像如圖，該同學(xué)認(rèn)為從圖像

根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式，巧妙利用數(shù)學(xué)技巧將非線