探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系上課

1、牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。,牛頓第一定律，又稱慣性定律；物體保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，稱為慣性；物體的慣性只和質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大。,,溫故知新:,由牛頓第一定律可知：,物體不受外力,所受合外力為零,,物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。,那么設(shè)想：如果物體所受合外力不為零，則物體運(yùn)動(dòng)會(huì)怎樣？,,溫故知新:,物體不受力

2、時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況,思考：物體加速度a和哪些因素有關(guān)？你是怎么知道的？,第二節(jié),探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)：,學(xué)習(xí)目標(biāo) ：,1、學(xué)會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究物體加速度與 力、質(zhì)量的關(guān)系,2、在實(shí)驗(yàn)中掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的用法,3、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納分析,1、物體受到的合外力不為零是物體產(chǎn)生 加速度的原因，即力是物體產(chǎn)生加 速度的原因。,回憶分析,2、質(zhì)量也將決定物體加速度的大小。,加速

3、度大小與物體受力大小有關(guān),加速度還與物體質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量一定時(shí)，受力越大，其加速度越大,受力一定時(shí)，質(zhì)量越小，其加速度越大。 這里的力指物體所受合力,●,●,明確幾個(gè)問(wèn)題:,1.實(shí)驗(yàn)要說(shuō)明什么問(wèn)題?,3.如何由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論?,2.怎么設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?,,a與F關(guān)系?,a與m關(guān)系?,,1.測(cè)量哪些量?,2.怎么測(cè)量?,數(shù)據(jù)處理,,控制一個(gè)量不變,,a、F、m,,,,m：,a:,F:,天平,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,物體所受的合力,研究方法

4、：控制變量法,,,保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同作用下的加速度，分析加速度與合外力的關(guān)系。,,保持物體所受力合外力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。,制定實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、學(xué)生電源、一端帶滑輪的長(zhǎng)木板、細(xì)線、刻度尺、天平、鉤碼,2.物體的質(zhì)量用＿＿測(cè)量,天平,1.怎樣測(cè)量物體的加速度？,3.怎樣給小車提供一個(gè)恒定的合力？,,實(shí)驗(yàn)器材：,實(shí)驗(yàn)裝置圖,例：,,平衡摩擦

5、力,將長(zhǎng)木板不帶滑輪一端適當(dāng)墊高，使小車的重力沿斜面向下的分力與摩擦力平衡。,怎樣就算平衡好摩擦力了？,4.如何測(cè)定小車受到的合力？,5.繩子拉力大?。撸撸?鉤碼的重力。,小于,6.什么情況下，繩子拉力近似等于鉤碼重力即小車所受的合力？,理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)：當(dāng)鉤碼質(zhì)量比小車質(zhì)量小很多時(shí)（ ），繩子拉力近似等于鉤碼重力即小車所受的合力,,實(shí)驗(yàn)裝置圖,方案一：,實(shí)驗(yàn)探究,1.探究加速度與合力的關(guān)系,,實(shí)驗(yàn)基本思路：保持小

6、車的質(zhì)量不變，測(cè)量小車在不同作用下的加速度，分析加速度與合力的關(guān)系。,做實(shí)驗(yàn) 、得數(shù)據(jù)、填表格一、作圖象、進(jìn)行分析、形成結(jié)論,怎樣改變合力？,0.10 0.146,0.20 0.302,0.30 0.428,0.40 0.592,0.50 0.751,,,如何更處理數(shù)據(jù)？直觀地,2.探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,,實(shí)驗(yàn)基本思路：保持小車所受合力相同，測(cè)量不同質(zhì)量的小車在該力下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。,做實(shí)驗(yàn) 、得數(shù)據(jù)、填表格

7、二、作圖象、交流分析、形成結(jié)論,怎樣改變小車的質(zhì)量？,,,,實(shí)驗(yàn)須知：,1.平衡摩擦力2.小車開(kāi)始時(shí)要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器3. 探究a與F關(guān)系時(shí)，可在小車上放兩個(gè)的鉤碼,F=m’g g=9.8m/s24.小車質(zhì)量m= g，各種鉤碼質(zhì)量看標(biāo)注5.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)周期T=0.02s,小結(jié),探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,1.研究方法：,2.數(shù)據(jù)處理方法：,3.結(jié)論：,控制變量法,圖象法,a∝F a∝1/m,,,1．整

8、個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變小盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車和砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力．平衡摩擦力是指使小車所受動(dòng)力(小車重力沿斜面方向的分力)與小車所受阻力(包括小車所受摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車之后所拖紙帶的摩擦力)大小相等．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給小車一個(gè)初速度，若在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的，則表明平衡了摩擦力，否則必須重新調(diào)整小木板的位置．,實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),2．平衡摩擦力后，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)

9、必須滿足在小車上所加砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和小盤的總質(zhì)量的條件下進(jìn)行．只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等．,3．改變拉力和小車質(zhì)量后，每次開(kāi)始時(shí)小車應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或盡量遠(yuǎn)離定滑輪的一端)，并應(yīng)先接通電源，再放開(kāi)小車，且在小車到達(dá)定滑輪前應(yīng)按住小車．4．各紙帶的加速度a，都應(yīng)是該紙帶的平均加速度．5．作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線的兩側(cè)．,1．小車質(zhì)量m應(yīng)

10、比重物的質(zhì)量m′大得多，其原理將在后面的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用中專門討論．二者差距越小，圖象線性越差．2．夾口的密合性能差是造成誤差的原因之一．由于小車的質(zhì)量和速度較大，夾子不易夾住小車的后拖線；有些時(shí)候夾子夾住一根拖線，而另一根未被夾住，對(duì)應(yīng)小車仍向前運(yùn)動(dòng)，這些都是造成位移誤差的原因．,3．小車運(yùn)動(dòng)停止時(shí)不能與定滑輪相碰，如果小車碰到定滑輪才松手讓夾子夾住拖線，則與定滑輪相碰的小車位移偏小，產(chǎn)生誤差．,誤差分析,用如下圖所示的裝置研究在

11、作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：,A．用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量B．按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材C．把輕繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛砂桶D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開(kāi)小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量E．保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)F．分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速

12、度的值G．作a－M關(guān)系圖象，并由圖象確定a－M關(guān)系,(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是________，該步驟應(yīng)排在________步實(shí)驗(yàn)之后．(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是________，應(yīng)把________改為_(kāi)_______．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀_______，應(yīng)把________改為_(kāi)_______．,【解析】　實(shí)驗(yàn)中把小桶及其中砂子的重力看做與小車所受拉力大小相等，沒(méi)有考慮摩擦力，故必須平衡摩擦力．電磁打

13、點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上將無(wú)法工作，必須接在6 V以下交流電壓的學(xué)生電源上．作a－M關(guān)系圖象，得到的是雙曲線，很難作出正確的判斷，必須“化曲為直”，改作a－關(guān)系圖象．,【答案】　(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是平衡摩擦力，該步驟應(yīng)排在按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材即B步實(shí)驗(yàn)之后．(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟D，應(yīng)把6 V電壓的蓄電池改為6 V以下交流電壓的學(xué)生電源．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟EG，應(yīng)把a(bǔ)－M改為a－,在探究

14、加速度和力的關(guān)系時(shí)，我們使用了兩個(gè)完全相同的小車，水平拉小車的繩的另外一端分別掛有不同數(shù)目的鉤碼，設(shè)鉤碼的數(shù)目與對(duì)小車的拉力成正比，且操作符合實(shí)驗(yàn)要求．試根據(jù)下表中記錄的信息(表中小車位移單位為m)，得出加速度和力的關(guān)系.,【解析】　由于兩小車的運(yùn)動(dòng)可近似看成是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)小車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相同，由位移公式x＝at2可知，加速度和位移成正比關(guān)系，也就是說(shuō)，要知道加速度和力的關(guān)系,怎樣，只需得出位移和力的關(guān)系．由第一組數(shù)據(jù)可

15、以知道，拉力之比為1∶2，在誤差允許的范圍內(nèi)，位移之比為，近似為1∶2.同樣分析另外兩組數(shù)據(jù)，會(huì)得出同樣的結(jié)論，即拉力和位移成正比，也就是說(shuō)加速度和力成正比關(guān)系．【答案】　加速度和力成正比,某實(shí)驗(yàn)小組的幾名同學(xué)在探究加速度與物體的質(zhì)量以及外力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí)，分別根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了不同的實(shí)驗(yàn)圖象，如下圖所示，下列說(shuō)法中正確的是(　　),A．形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大B．形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木

16、板傾角過(guò)小C．形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大D．形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小【解析】　根據(jù)圖象可分析，甲、乙兩圖中，當(dāng)外力F＝0時(shí)加速度a>0，則說(shuō)明F＝0時(shí)已經(jīng)有加速度，,這說(shuō)明木板傾角過(guò)大．木板的傾角越大，小車獲得的動(dòng)力就越大，越容易出現(xiàn)甲、乙兩圖所對(duì)應(yīng)的情況，因此選項(xiàng)A正確．丙、丁兩圖中，當(dāng)加速度a＝0時(shí)外力F>0，即拉力不為零時(shí)加速度卻仍為零，這說(shuō)明還有摩擦力沒(méi)有平衡掉，因此木板傾角過(guò)

17、小，選項(xiàng) D正確．【答案】　AD,例3：若測(cè)得某一物體受力F一定時(shí)，a與M的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表所示,例4實(shí)驗(yàn)：在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖(1)所示．,宜昌市何老師（15997574932）理科教室,(1)為驗(yàn)證小車質(zhì)量M不變時(shí)，a與F成正比．小車質(zhì)量M和沙及桶的質(zhì)量m分別選取下列幾組數(shù)值：應(yīng)該用哪組效果會(huì)好(　　)A．M＝500g，m分別為50g、70g、100g125gB．M＝500g，m分

18、別為20g、30g、40g、50gC．M＝200g，m分別為50g、70g、100g125gD．M＝200g，m分別為30g、40g、50g、60g,(2)有兩位同學(xué)通過(guò)測(cè)量作出a－F圖象，如上圖(2)所示甲、乙中的A、B圖線．試分析：A圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是______________________________________；A圖線上部彎曲的原因是________________________________

19、____________；B圖線在縱軸上有截距的原因是______________________________________．,答案：(1)B(2)①?zèng)]有平衡摩擦力或摩擦力平衡不夠②未滿足沙和沙桶質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M③平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板傾角過(guò)大，小車沿斜面向下分力大于摩擦力，使尚未對(duì)小車施加力時(shí)，小車已有加速度．,解析：實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要物體的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，效果才顯著．自然界中存在摩擦的影響，所以，要平衡摩擦力，

20、這樣畫出的應(yīng)是過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜向上的直線．為減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)使M?m，為此選B組數(shù)值誤差較小，所畫的a－F圖線就會(huì)比較準(zhǔn)確．,規(guī)律總結(jié)：(1)實(shí)驗(yàn)原理中設(shè)定為光滑水平面情形，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)平衡摩擦力，若未平衡摩擦力或平衡不當(dāng)就會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差．(2)實(shí)驗(yàn)中若把沙和沙筒所受的重力mg當(dāng)做小車和砝碼(總質(zhì)量為M)所受的拉力，須滿足m?M的條件，這個(gè)條件越不滿足，所帶來(lái)的系統(tǒng)誤差也就越大．,例5某同學(xué)用如左下圖所示的裝置探究物體的加速度與作用力的

21、關(guān)系時(shí)，他把砝碼的總重力作為小車的拉力，并依次測(cè)出了小車的加速度，然后畫出了如右下圖所示的圖象，該圖象雖是一條直線，但不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)．請(qǐng)你分析一下原因，應(yīng)如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)才能使實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)？,答案：由題圖可知，當(dāng)拉力從0增到F0的過(guò)程中，物體的加速度為零，說(shuō)明小車處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此必然存在一個(gè)力與拉力大小相等、方向相反，這個(gè)力一定是小車受到的摩擦力．可以使木板的一端抬高，使小車在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)，這樣就可以消除摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)圖象

22、的影響．,一、加速度與力的關(guān)系保持物體的__________不變，測(cè)量物體在不同的力的作用下的__________，分析__________與__________的關(guān)系．,課時(shí)訓(xùn)練,二、加速度與質(zhì)量的關(guān)系1．實(shí)驗(yàn)的基本思路，保持物體所受的力相同，測(cè)量不同__________的物體在該力作用下的__________，分析__________與__________的關(guān)系．2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，設(shè)計(jì)第二個(gè)表格，把不同物體在________

23、__的作用下的加速度填在表中．在相同力的作用下，質(zhì)量m越大，加速度a越?。@可能是__________，但也可能是__________，甚至是更復(fù)雜的關(guān)系．如果以__________為縱坐標(biāo)、__________為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，根據(jù)a－1/m圖象是不是__________，就能判斷加速度a是不是與質(zhì)量m成反比．,三、制定實(shí)驗(yàn)方案的兩個(gè)問(wèn)題這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量有：物體的加速度、物體所受的力、物體的質(zhì)量．__________可以用

24、天平測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)主要解決的主要問(wèn)題是怎樣測(cè)量__________和怎樣提供與測(cè)量__________．,自主校對(duì)：一、質(zhì)量　加速度　加速度　力二、1.質(zhì)量　加速度　加速度　質(zhì)量　2.相同力　“a與m成反比”　“a與m2成反比”　a　1/m　過(guò)原點(diǎn)的直線三、質(zhì)量　加速度　物體所受的力,1．在用實(shí)驗(yàn)探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的思路和數(shù)據(jù)分析，正確的是(　　)A．實(shí)驗(yàn)的基本思想是：保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同力

25、作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系．B．實(shí)驗(yàn)的基本思想是：保持物體所受力相同，測(cè)量質(zhì)量不同的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系,C．在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與F成正比D．在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上，說(shuō)明a與m成正比答案：ABC,解析：本實(shí)驗(yàn)就是利用控制變量法得到a、F

26、、m三者的關(guān)系，A、B、C所述符合實(shí)驗(yàn)的思路和道理，符合要求，故正確．,2．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用改變沙子的質(zhì)量的辦法來(lái)改變對(duì)小車的作用力F，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作如右圖所示的a－F圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過(guò)原點(diǎn)，也不是直線，原因是(　　),A．沒(méi)有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且沙子和小桶的質(zhì)量較大C．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太低，

27、且沙子和小桶的質(zhì)量較大D．平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大答案：C,解析：根據(jù)題中圖象可知，平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太低，圖象與橫軸的截距為摩擦力的大??；由圖象發(fā)生彎曲可以推斷出沙子和小桶的質(zhì)量較大，在下落時(shí)本身向下的加速度所需要的力使小車所受合力減?。?3．按實(shí)驗(yàn)要求安裝好器材后，應(yīng)按一定步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下述操作步驟的安排順序不盡合理，請(qǐng)將合理的順序以字母代號(hào)填寫在下面橫線上：__________.A．保持小桶里沙子的總質(zhì)