高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验探究加速度与力质量的关系课件新人教版必修1

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高一物理必修一4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》课件胡立华的新

高一物理备课组
细节决定成败，态度决定一切
守门员扑球
制作人：王怀龙
高一物理备课组
思考：
著法名拉战利物体加速度a和哪些因素有关？斗机你是怎么知道的？ “ 飓风赛车与 ” F2003-GA 2000
制作人：王怀龙
细节决定成败，态度决定一切
高一物理备课组
第四章
牛顿运动定律
制作人：王怀龙
细节决定成败，态度决定一切
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猜想
质量一定时，受力越大，其加速度越大
● 加速度大小与物体受力大小有什么关系？ ●加速度与物体质量有什么关系？
受力一定时，质量越小，其加速度越大。这里的力指物体所受的合力
方案二：以小车、一端带滑轮的长木板、
粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材，研究小车的运动。
1.怎样测量（或比较）物体的加速度？ 2.怎样提供和测量物体所受的拉力F ？注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。
制作人：王怀龙
细节决定成败，态度决定一切
细节决定成败，态度决定一切
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误差分析
1．小车质量m应比重物的质量m′大得多． 2．夹口的密合性能差是造成误差的原因之一．由于小车的质量和速度较大，夹子不易夹住小车的后拖线；有些时候夹子夹住一根拖线，而另一根未被夹住，对应小车仍向前运动，这些都是造成位移误差的原因． 3．小车运动停止时不能与定滑轮相碰，如果小车碰到定滑轮才松手让夹子夹住拖线，则与定滑轮相碰的小车位移偏小，产生误差．

高一物理：4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》4.3《牛顿第二定律》课件(新人教版必修1)201712

图4-2-6
【解析】图甲中，Ｆ＝０，a≠0，说明小车重力沿木板的分力大于摩擦力，原因是木板垫得过高。图乙中， a=0，F≠0，说明小车重力沿木板的分力小于摩擦力，木板倾角过小；当Ｆ较大时，即小盘和砝码的质量较大时，小车的质量远大于小盘和砝码的质量这一条件得不到满足，因此图线成曲线。
问题2
怎样由实验结果得出结论
★例1.某质量为1000kg的汽车在平直路面试车,当达到72km/h的速度时关闭发动机,经过 80s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多大?假定试车过程中汽车受到的阻力不变。
问1：取什么为研究对象？
问2：关闭发动机后，汽车做什么运动？如何求加速度a？受力如何？
二 1.内容：物体加速度的大小、跟它受到的作用力成正比，牛跟它的质量成反比；加速度顿的方向跟作用力的方向相同第 F 2. 表达式 : F=ma 二 a= m 定律表达式中各个符号代表什么？
思考与讨论：
从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度。可是我们用力提一个很重的物体时却提不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾? 应该怎样解释这个现象?
汽车减速时受力情况
(2) 汽车重新启动时: 牵引力为F=2 000N，
根据F合=ma得: F-f = ma2 a2＝1.75 m／s2 方向与速度方向相同。
f F
N
G 汽车重新加速时的受力情况
用牛顿第二定律解题的一般步骤
1、确定研究对象 2、分析受力、运动情况，画出受力分析图
探究1 加速度与力的关系
(1)控制变量法在研究物体的加速度与它受的力、它的质量间的关系时，因为涉及到三个物理量，为了研究问题的方便，可采取分别使一个量不变，而研究另外两个量之间关系的方法，这种方法叫做控制变量法。（2）探究加速度与力的关系 ①实验思路：保持物体的质量m一定，测量物体在不同力Ｆ作用下的加速度a，分析a与F的关系。 ②实验数据分析：设计如下的表格，记录数据。

2023学年新教材高中物理第四章运动和力的关系：牛顿运动定律的应用pptx课件新人教版必修第一册

典例示范例2 一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4 s内通过8 m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2 s停止，已知汽车的质量m＝2×103 kg，汽车运动过程中所受的阻力大小不变，求： (1)关闭发动机时汽车的速度大小； (2)汽车运动过程中所受到的阻力大小； (3)汽车牵引力的大小．
(1)冰壶与冰面之间的摩擦力； (2)30 s内冰壶的位移大小．
答案：(1)3.8 N (2)40 m
5.牛顿运动定律的应用
必备知识•自主学习
关键能力•合作探究
新课程标准
理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象，解决有关问题．
核心素养目标
科学思维
科学探究
科学态度与责任
真实情境下，应用牛顿运动定律解决综合问题．利用生产生活中的实际问题，探究、论证运动和力的关系．感受物理和生活、科学、技术的联系，培养探索自然的内在动力．
(1)人(含滑板)从斜坡上滑下的加速度为多大； (2)若由于场地的限制，水平滑道的最大距离BC为L＝20.0 m，则人(含滑板)从斜坡上滑下的距离应不超过多少．
答案：(1)2 m/s2 (2)50 m
探究点二从运动情况确定受力导学探究
房屋屋顶的设计要考虑很多因素，其中很重要的一点是要考虑排水问题，如果某地降雨量较大，为了使雨滴能尽快地淌离房顶，设雨滴沿房顶下淌时做无初速度、无摩擦的运动．

针对训练1 如图所示，在海滨游乐场里有一种滑沙运动．某人坐在滑板上从斜坡的高处A点由静止开始滑下，滑到斜坡底端B点后，沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来．如果人和滑板的总质量m＝60 kg，滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数均为μ＝0.5，斜坡的倾角θ＝37°(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)，斜坡与水平滑道间是平滑连接的，整个运动过程中空气阻力忽略不计，重力加速度g取10 m/s2.求：

新课标高一物理 4.2加速度与力质量的关系课件上课用

可能的实验方案（一）
方案一：以小车、一端带有定滑轮的长木板、细线、砝码、刻度尺、天平、夹子为实验器材，研究小车的运动，利用两小车位移之比就等于加速度之比来研究加速度与力和质量的关系。
可能的实验方案（二）
方案二：小车、打点计时器、纸带、一端带有定滑轮的长木板、细线、砝码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。用天平测出小车的质量m1，把砝码的总重力当作小车受到的拉力F,从打点计时器打出的纸带上测出Δs, 由Δs=at2计算出小车的加速度a。
2．某同学在做“当外力一定时，加速度和质量的关系”的实验时，得到下表中的实验数据：（1）请使用a-1/m图象来处理这些数据，并说明为什么不用am图象来处理数据。（2）根据作出的图象，可以得到的结论是小车的加速度与它的．
1、认真复习本节内容！ 2、完成学案所设计的题目
第四章牛顿运动定律
第二节实验
探究加速度与力、质量的关系
金觻中学高一理化组
？
复习思考：
什么是物体运动状态的改变？根据牛顿第一定律，物体运动状态改变的原因是什么？
物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化
力是改变物体运动状态的原因
力运动状态变化力是产生加速度的原因
a
产生加速度
v t
速度变化
第二节探究加速度与力、质量的关系
m m
F1
F2
m1 m2 m1<m2
定性讨论
F
F
F1<F2
定性讨论猜测
一、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

届高考物理一轮复习实验课4探究加速度与物体受力物体质量的关系验证牛顿运动定律课件新人教版

甲
乙
(3)对于木块,根据牛顿第二定律,得 a=
图
当 F=0 时,a=-μg,即 a-F 图在 a 轴上的截距为-μg,所以-μ 甲 g<-μ 乙 g,
即 μ 甲>μ 乙。
答案 (1)AD
(2)远小于
(3)小于
大于
-12考向1
考向2
考向3
实验数据处理与误差分析
例2(2018·天津耀华中学月考)用如图甲所示的实验装置,探究加
木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持
匀速运动状态。
4.让小车靠近打点计时器,挂上钩码,先接通电源,再让小车拖着
纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。钩码的重力即为小车所
受的合外力,由纸带计算出小车的加速度,并记录力和对应的加速
度。
5.改变钩码的个数,重复步骤4,并多做几次。
6.保持钩码的个数不变,在小车上放上砝码改变小车的质量,让小
时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量______
(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)木块和木块上砝码的总质
量。
-10考向1
考向2
考向3
(3)甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌
面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a
与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木
实验课4 探究加速度与物体受力、
物体质量的关系(验证牛顿运动定律)
-2-
一、实验目的
验证牛顿第二定律;学会用控制变量法研究物理规律;学会利用
图像处理数据。
二、实验原理
保持作用力不变,确定加速度与质量的大小关系;保持质量不变,

高中物理必修1人教版精品课件第四章微型专题实验：验证牛顿第二定律

个电源上，确保可将它们同时打开或关闭.实验时，甲同学将两小车按住，乙
同学先在动滑轮下方挂上一个钩码，再接通
电源使打点计时器开始工作，打点稳定后，
甲将两辆小车同时释放.在小车撞到定滑轮前，
乙断开电源，两打点计时器同时停止工作.
取下两条纸带，通过分析处理纸带记录的
信息，可以求出两小车的加速度，进而完成实验.
计时器的电源
图2
B.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
√C.本实验中应满足m2远小于m1的条件
D.在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作来自－m1图象123456
解析答案
(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图3所示，已知相邻计数点间的时
间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则打点计时器打下 x5＋x6
，即m无限大时，a趋向
123456
解析答案
3.某同学设计了如图5所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在
一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分
别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线P、Q，并测
出间距d.开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始
运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木
块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t.
2d (1)木块的加速度可以用d和t表示为a＝___t2__.
解析由 d＝21at2 可得：a＝2t2d.
123456
图5
可求解得 m1≈2.0 kg.当 F＝0 时，a＝0.3 m/s2，此时 a＝mF01＝mm01g，所以

4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》精品课件(新人教版必修1)

另一种方案
实验器材：
以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子
实验数据处理:
1、加速度与力的关系
x1/x2
次数
X 1 a1 X 2 a2
F1 F2
1
2
3
0
4
F1/F2
2、加速度与质X 2 a2
M1 M2
M2 M1
1
2
3
实验装置图
探究实验
一、实验器材：
小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平 1、小车质量的测量用天平。
2、打点计时器的用途是：打出纸带，
测量计算小车的加速度。
3、如何才能给小车提供一个恒定的合外力？ 4、如何来测量小车所受的合外力？
例1、如图一个木块正在倾角为θ 为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。
N Gsinθ
mg cos N
θ
G
Gcosθ
sin mg sin N mg cos tan cos 问2：如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力F，那物体现在受到的合外力是多少？
5、如何来平衡摩擦力？我们将长木板倾斜一定角度θ，让 tan 此时物体在斜面上受到的合外力为0。做实验时肯定无法这么准确，做实验时肯定无法这么准确，我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点来判断）
0
M2/M1
4
谢谢！
第四章牛顿运动定律
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系
思考
物体的加速度a 可能和哪些因素有关？
m m F1<F2 F1 m1 m2 m1<m2 F

高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验：探究加速度与力质量的关系3作业含解析新人教版必修

实验：探究加速度与力、质量的关系1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置。

(1)本实验采用的实验方法是( )A.控制变量法B.理想实验法C.等效替代法D.实验推理法(2)下列说法中正确的是( )A.在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量C.在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者的关系,应作出a -图像D.当小车的质量远小于砝码盘和砝码的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小【解析】(1)选A。

该实验是探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故A正确,B、C、D错误。

(2)选C。

该实验采用的是控制变量法,即保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力的大小不变,故A错误;在探究加速度与外力的关系时,应保持小车的质量不变,故B错误;要直观地反映两个量之间的关系,可以通过作图来解决,但是只有作出一条直线,才可以直观地反映两个变量之间的关系,在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a -图像,故C 正确;设小车的质量为M,砝码盘和砝码的质量为m,只有M≫m时才可以认为绳对小车的拉力F大小等于盘和盘中砝码的重力mg,故D错误。

答案：(1)A (2)C2.用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B.按图示安装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量E.保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值G.作a -M关系图像,并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是,该步骤应排在步实验之后。

2021学年新教材高中物理第四章运动和力的关系2实验：探究加速度与力质量的关系课时作业课件人教版必修一

解析：(1)实验中应把长木板在小车运动的起始端适当垫高，这样做是为了平衡摩擦力，近似把悬挂物的重力看作小车所受的合力．(2)由牛顿第二定律知道，加速度与质量成反比，加速度与力成正比，加速度与质量的关系图线是乙，加速度与力的关系图线是甲．
9．如图所示，两个高 1.2 m 左右的支架上，放着两条平行光滑铝合金导轨，且已调成水平状态，在光滑的导轨上放着两辆质量相等、性质一样的小车，1 号车放在左边，系有一根通过木板右端的小定滑轮的细线，线端有一小桶，桶中可放砝码.2 号车在右端，系有一根通过木板左端的小定滑轮的细线，线端有一相同的小桶，两辆车一开始被左、右两端的电磁铁吸住，电磁铁串联后接在 6 V 的学生电源上(闭合)．断开电源，电磁铁同时失去磁性，小车在拉力作用下从两端向中间运动，在某位置相碰，记下相碰位置，可以通过木板上的刻度知道两车通过的位移．
2．关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验操作，下列
说法中符合实际的是( D )
A．通过同时改变小车的质量 m 及受到的拉力 F 的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
②进行(1)中的各项测量． ③计算与作图时用(h－h0)代替 h.
对此方案有以下几种评论意见． A．方案正确可行 B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动 C．方案的理论依据有问题，小车所受的摩擦力与斜面倾角有关
其中合理的意见是____C___. 解析：小车做初速度为零的匀加速直线运动．由公式 x＝12at2 得 a＝2t2x，由于不考虑摩擦力的影响，所以小车所受的合外力 F ＝mgsinθ＝mghx.

4-2实验：探究加速度与力、质量的关系

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第四章 2．实验：探究加速度与力、质量的关系
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修1
(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是______________________________；要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是 ______________。
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(3)某位同学经过测量、计算得到如下数据，请在图中作出小车加速度与所受合外力的关系图象。组别 M/kg F/N a/m· s
－2
1
2
3
4
5
6
7
0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.58 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.13 0.17 0.26 0.34 0.43 0.51 0.59
第四章 2．实验：探究加速度与力、质量的关系
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重点难点突破
第四章 2．实验：探究加速度与力、质量的关系
成才之路 ·物理 ·人教版 · 必修1
一、实验目的： 1．学会用控制变量法探究物理规律。 2.全面正确地认识加速度与力、质量的关系。二、实验原理：采用控制变量法。 1．当质量一定时，研究加速度与合外力的关系 a∝F 合。 1 2．当力一定时，研究加速度与质量的关系 a∝m。
第四章 2．实验：探究加速度与力、质量的关系
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课堂情景切入
第四章 2．实验：探究加速度与力、质量的关系
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在如图(a)、(b)中，被推物体的质量相同；图(c)、(d)中，人所施加的推力大小相同。

高中物理第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力、质量的关系全省一等奖公开课PPT

第四章牛顿运动定律
2 实验：探究加速度与力、质量的关系
一、实验目的学会用控制变量法探究物理规律．全面正确地认识加速度与力、质量的关系．
二、实验原理
1．加速度是表示物体速度变化快慢的物理量，根据事实经验，加速度与物体的质量有关．物体受力一定时，质量越小，加速度就越大．加速度还与物体受力的大小有关，物体质量一定时，受力越大，其加速度越大．
作图不准
减小方法
多次测量求平均值
①准确平衡摩擦力②使细绳和纸平行于木板使尽可能多的点落在直线上或均分布在直线两侧，误差较大的点去
系统误差
小盘及重物的使小盘和重物总重力代替小的总质量远小车所受的拉力于小车的质量
四、注意事项
1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力．
实验次数 1
加速度a/(m·s－2)
小车受力F/N
2
3
4
5
6.保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量 M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码．
7．继续在小车上加放砝码，重复步骤 6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．
三、实验器材砝码，一端有定滑轮的长木板，细线，纸带，导线，夹子，小盘，天平，小车，打点计时器，交流电源，复写纸，刻度尺.
5．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重
复步骤 4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并
记录好重物的重力 m1g、m2g……以及计算出相应纸带的
加速度填入下表.
2．图象法．测得加速度后，以拉力 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 a-F 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线；以M1 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 a-M1 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线．

新版高中物理第4章牛顿运动定律第2节实验：探究加速度与力、质量的关系课件新人教版必修1.ppt

a/(m·s－2)
小车质量 m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
m1 /kg－1
4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
请在图丙中画出 a-m1 图线，并依据图线求出小车加速度 a 与质量倒数m1 之间的关系式是________．
(3) 在上述步骤中，处理不恰当的是 ______ ，应把 ____________________改为____________________．
解析：实验中把小桶及其内所装砂子的重力看做与小车所受的拉力大小相等，实验中没有考虑摩擦力的作用，故必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在 6 V 电压的蓄电池上将无法工作，必须接在 4～6 V 交流电压的学生电源上．作 a-M 关系图象，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改为作 a-M1 关系图象．
答案：(1)平衡摩擦力 B (2)D E D 中“6 V 电压的蓄电池”改为“4～6 V 交流电压的学生电源” E 中“先放开小车，再接通电源”改为“先接通电源，再放开小车” (3)H 作 a-M 关系图象作 a-M1 关系图象
★题型二数据处理与分析【例 2】某同学设计了一个探究加速度 a 与物体所受合力 F 及质量 m 的关系的实验，如图所示，图甲为实验装置简图(交流电的频率为 50 Hz)．
(3)由图可分析，当加速度 a 为零时，拉力 F 并不为零，说明实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力．
[答案] (1)3.2 (2)见解析图 a＝21m (3)实验前没有平衡摩擦力或者未完全平衡摩擦力
|对点训练| 3．现测得某一物体 F 一定时，a 与 m 的关系数据如下表：

高一物理-探究加速度与力、质量的关系

结论：F一定时，
0.8
0.6 0.4
1 a m
1m/ -1 /kg 0.2 kg 0.5 0.4 1.0 0.6 1.5 0.8 2.0 1.0 2.5 1.2m
0.2
0
小结：
1、加速度与力和质量有关
2、实验方法：控制变量法
3、实验结论：
aF
1 a m
实验评价：误差探究
• 为什么我们要将轨道设置成斜面（打点计时器一端用木块垫高了）？
△x1
△x2
△x3
△x4
△x5
△x6
1、例：求质点的加速度（逐差法）
a=[(△x6+△x5+△x4)- (△x3+△x2+ △x1)]/9T2
2、也可求几个计数点的瞬时速度，然后利用公式 a= △v/ △t计算加速度的大小
替代法比较a 的大小
当Ｖ０＝０;ｔ相同时
1 x1= 2
a 1t 2
1 x 2 = a 2t 2 2
测量出x1 、x2
实验器材：
• 小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的平滑轨道、细线、钩码、刻度尺、天平、坐标纸。
实验装置图
1、实验数据的记录处理：m一定, a与F关系
F(N) 1 2 a(m/s2)
3
4
a
0
F
要根据数据合理选择坐标轴上单位长度使图像居中、大小合适
2、实验数据记录处理：F一定,a与 m的关系
a/m· s -2

0.60
0.45
结论：m一定时，
0.30
0.15 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 F/ N
aF
实验数据处理
1.0
a/m· s -2