探究加速度与质量和外力的关系(课件)
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探究加速度与力质量的关系课件共26张PPT
3.测量加速度的方案 (1)应用纸带测加速度 在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带,根据纸带上打 出的点来测量加速度。前面所述的实验方案就是利用这种方法 求取加速度的。它是根据在匀变速直线运动中,连续相等的时 间T内的位移之差Δx=aT2求出加速度。 (2)应用匀变速运动规律求加速度 如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速 度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间,然 后由a= 2x 算出。
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是( ) A.M=200g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B.M=200g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C.M=400g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D.M=400g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
2.测量、操作不够准确造成偶然误差。 (1)质量的测量误差。 (2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差。 (3)拉线或纸带不与木板平行会造成误差。 (4)平衡摩擦力不够(或过度)造成的误差,该误差使作出的图线 在横轴(或纵轴)上产生截距。
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 后是改变小盘和砝码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。 2.实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总 质量。 3.改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近打点计 时器,并应先接通电源,再放开小车,且应在小车到达滑轮前按 住小车。 4.作图像时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点 应尽可能对称分布在所作直线两侧。
(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个 相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量 出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、 sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm。已知打点 计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a= m/s2(结果保 留2位有效数字)。
4.2实验探究加速度与力质量的关系课件共25张PPT
3 运动状态改变难易程度的度量 质量
学习目标
掌握用控制变量法探究加速
1
度与力、质量的定量关系。
知道测量加速度大小的方法。 2
3
了解气垫导轨减小摩擦的原 理，了解光电门及数字计时 器在实验中发挥的作用。
掌握用图象来分析实验数据， 探究物理规律的方法。
4
探究思路
实验：探 究加速度 与力、质 量的关系
回顾与思考 牛顿第一定律及理解：
物体不受力
受力平衡
物体静止或匀速直线运动 运动状态不变
物体受力
受力不平衡
物体不能保持静止或匀速 运动状态改变
那么，物体受力不平衡时，会怎样运动呢？
• 什么是物体运动状态的改变？
1 速度的改变 加速度
• 运动状态改变的原因是什么？
2
联
运动状态改变的原因
力
系
• 如何度量运动状态改变的难易程度？
学习 目标
实验器材：
气垫导轨装置（导轨、滑块、气源、光电门、光电计时 器）、钩码、砝码、天平、力传感器、细绳等。
实验探究：
学习 目标
水平放置的气垫导轨上的滑块所受的摩擦力可以忽略
时，作用在滑块上的拉力就是合外力。
实验设计：
1. 搭建好实验器材，气垫导轨水平； 2. 让滑块在钩码的作用下加速运动； 3. 记录滑块通过光电门的速度v1和v2、钩码的质量、
两光电门间的距离s； 4. 保持滑块的质量不变，通过改变钩码的个数，以改
变拉力的大小，重复实验多次。 优教提示
打开工具栏，点击“课件素材”，选取“动画演示：探究加速度与力的关系”
学习 目标
计算加速度的方法：
数据分析：将滑块质量不变时的数据记入表格进行分过光电 两光电门 加速度计 量m/kg 拉力的大 门A的速 门B的速 间的距离 算a/(m/s2)
4.2实验探究加速度与力、质量的关系(共38张PPT)
平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木板，
反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速 运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判断），这时小 车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方 向上的分力平衡。
请同学们自己确定探究方案，进行实验、作出图象，进行分析、 形成结论.
体的受力，分析加速度与力的关系
2、实验数据分析：设计表格，做a—F图像。
实验
数 据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30 关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4
次数 F/N a/m ·s -2 当小 1 车质 2 量不 3 变时 4
实
验
结
论 ：
实验结论：物体所受合力不变时，
加 加速度与物体的质量成反比。
速
度 与
a 1
质
m
量
的
关
系
三、制定实验方案时的两个问题 1、怎样测量（或比较）物体的加速度?
其实，在这个实验中也可不测加速度的具体数值。
2、怎样提供和测量物体所受的恒力?
实验中的F应为物体所受的合力，如何处理小车所受的摩擦力？
影响加速度的因素
牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的 速度会发生改变，但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的 快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发 点，是应考虑加速度与什么因素有关。
列车起动时，速度 是缓慢增加的，加速度 较小。影响加速度的原 因是列车牵引力不够大 还是列车质量太大呢？
得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重 力。
案例二：
实验器材：
反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速 运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判断），这时小 车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方 向上的分力平衡。
请同学们自己确定探究方案，进行实验、作出图象，进行分析、 形成结论.
体的受力，分析加速度与力的关系
2、实验数据分析：设计表格，做a—F图像。
实验
数 据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30 关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4
次数 F/N a/m ·s -2 当小 1 车质 2 量不 3 变时 4
实
验
结
论 ：
实验结论：物体所受合力不变时，
加 加速度与物体的质量成反比。
速
度 与
a 1
质
m
量
的
关
系
三、制定实验方案时的两个问题 1、怎样测量（或比较）物体的加速度?
其实，在这个实验中也可不测加速度的具体数值。
2、怎样提供和测量物体所受的恒力?
实验中的F应为物体所受的合力，如何处理小车所受的摩擦力？
影响加速度的因素
牛顿第一定律告诉我们，当物体受到外力作用时，物体的 速度会发生改变，但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的 快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发 点，是应考虑加速度与什么因素有关。
列车起动时，速度 是缓慢增加的，加速度 较小。影响加速度的原 因是列车牵引力不够大 还是列车质量太大呢？
得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重 力。
案例二：
实验器材：
新教材高中物理第4章第2节实验探究加速度与力质量的关系课件新人教版
(2)丙同学提出，不需测出两小车加速度的数值，只量出两条纸 带上从第一个打印点到最后一个打印点间的距离 x1、x2，也能 完成实验探究，若 x1∶x2 近似等于________，也可说明质量一 定的情况下，物体的加速度与力成正比，理由是_____________．
[解析] (1)每隔 4 个打印点选取一个计数点，计数点间的时间
3．平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移 动其位置，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀 速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)．
4．测 a、F (1)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，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，纸带 记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时 所挂小盘和砝码的总重力 m1g. (2)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤(1)， 多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的 总重力 m2g，m3g，…
车 B 受到拉力的12，两车的质量 m 相等，两车的加速度之比：aa12
＝FFmAB＝FFAB＝12FFBB＝12； m
(2)两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，它们的运动时间 t 相等，它们的位移之比：xx21＝1212aa12tt22＝aa21＝12，如果xx21＝12也可以 说明质量一定的情况下，物体的加速度与其质量成正比．
[解析] (1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位 移的大小，可以选用公式法计算加速度． 由题图乙可知 x1＝6.19 cm，x2＝6.70 cm，x3＝7.21 cm，x4＝ 7.72 cm， 电火花计时器的打点周期 T＝1f ＝0.02 s， a＝（x4＋x3（）4－T）（2x2＋x1）＝ （7.72＋7（.214）×－0.0（2）6.720＋6.19）×10－2 m/s2≈3.2 m/s2.
《实验：探究加速度与力、质量的关系》运动和力的关系PPT
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)保持小车质量不变，改变槽码的质量，该同学根据实验数据 作出了加速度 a 随合力 F 变化的图线，如图丁所示。该图线不 通过原点，请你分析其主要原因是______________________ ____________________________________________________。
应作 a-m1A图像，故选项 D 正确。 (2)利用逐差法可得：s4＋s3－s2－s1＝4aT2， 解得 a＝s4＋s34－T2s2－s1＝40×.0204.081 m/s2＝0.62 m/s2。 (3)将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板
的右端垫得过高，使得倾角过大，小车所受重力平行于木板的分 力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在 小车不受力时，小车已经具有一定的加速度，a-F 图像不过原点， 在 a 轴上有截距，因此他绘出的 a-F 关系图像是选项 C。
解析：(1)用逐差法计算加速度大小为 a＝x4＋4x×3－2xT2－2 x1＝1.00 m/s2。 (2)根据题目提供的小车加速度 a 与质量 m 对应的倒数m1 的有关数 据，可在坐标系中描出 8 个对应点，用一条直线“连接”各点，使 尽量多的点落在直线上，不在直线上的点
大致均匀分布在直线的两侧，得到的
实验次数 1
物理量
2 3 4 5 678
小车加速度 a/(m·s－2)
1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小车质量 m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
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。
牛顿第二定律教学课公开课一等奖课件省赛课获奖课件
答案:加速度先增大后减小,速度始终增大
思考：一力作用在质量m1 的物体上能产生3m/s2 ,
该力作用在质量为m2的物体上能产生1.5 m/s2 的 加速度,若将 m1 m2 合为一体能使它产生多大的加 速度?
分析指导:
以m1 为研究对象:F= m1 ×3则m1 =F/3
以m2 为研究对象:F= m2 × 1.5 则m2 =F/1.5
加速度方向与合外力方向相似.
2.公式: F合=ma
3.注意点:同体性,矢量性,瞬时性,独立性.
例2、一辆小汽车的质量 m1=8.0×102kg ，所载 乘客的质量是 m2=2.0×102kg ，用同样大小的 牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是 a1=1.5 m/s2，载人时产生的加速度a2是多少 （无视阻力）
2.矢量性： 加速度a的方向与合外力F合方向相似。
3.瞬时性： （a和合外力F是瞬时对应关系） a与F合 同时产生,同时消失,同时变化
4.独立性： 当物体受到几个力的作用时，各力将独立地
产生与之对应的加速度，而物体体现出来的实际加速 度是物体所受各分加速度叠加的成果。
讨论:从牛顿第二定律懂得，无论如何小的 力都能够使物体产生加速度。可是我们用力 提一种很重的物体时却提不动它，这跟牛顿 第二定律有无矛盾？为什么？
1、研究目的 ： 定量分析a、F、m的关系 2、研究办法 ： 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
二、如何设计和进行实验？
实验装置如图：
可加减砝码变化小车 和砝码的总质量
可加减钩码变化小车 和砝码所受的力
1、 控制变量m.探讨加速度a与F的关系 原理：如图示
1
的关系对的的是：
思考：一力作用在质量m1 的物体上能产生3m/s2 ,
该力作用在质量为m2的物体上能产生1.5 m/s2 的 加速度,若将 m1 m2 合为一体能使它产生多大的加 速度?
分析指导:
以m1 为研究对象:F= m1 ×3则m1 =F/3
以m2 为研究对象:F= m2 × 1.5 则m2 =F/1.5
加速度方向与合外力方向相似.
2.公式: F合=ma
3.注意点:同体性,矢量性,瞬时性,独立性.
例2、一辆小汽车的质量 m1=8.0×102kg ，所载 乘客的质量是 m2=2.0×102kg ，用同样大小的 牵引力，如果不载人时小汽车产生的加速度是 a1=1.5 m/s2，载人时产生的加速度a2是多少 （无视阻力）
2.矢量性： 加速度a的方向与合外力F合方向相似。
3.瞬时性： （a和合外力F是瞬时对应关系） a与F合 同时产生,同时消失,同时变化
4.独立性： 当物体受到几个力的作用时，各力将独立地
产生与之对应的加速度，而物体体现出来的实际加速 度是物体所受各分加速度叠加的成果。
讨论:从牛顿第二定律懂得，无论如何小的 力都能够使物体产生加速度。可是我们用力 提一种很重的物体时却提不动它，这跟牛顿 第二定律有无矛盾？为什么？
1、研究目的 ： 定量分析a、F、m的关系 2、研究办法 ： 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
二、如何设计和进行实验？
实验装置如图：
可加减砝码变化小车 和砝码的总质量
可加减钩码变化小车 和砝码所受的力
1、 控制变量m.探讨加速度a与F的关系 原理：如图示
1
的关系对的的是：
牛顿第二定律ppt课件
§4.3 牛顿第二定律
《运动和力的关系》
复习与回顾
实验：探究加速度与力、质量的关系
控制变量法
加速度与力的关系
a
加速度与质量的关系
a
F
a∝ F
1
m
a∝
1 m
一、牛顿第二定律的表达式
1、内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它 的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
2、力的单位
F ＝k ma
【解析】虽然 F＝ma 表示牛顿第二定律，但 F 与 a 无关，因 a 是由 m 和 F 共同决定的，即 a∝F 且 a 与 F 同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；
m a 与 F 的方向永远相同。综上所述，可知选项 A、B 错误，C、D 正确。 【答案】CD
二.对牛顿第二定律的理解
2、第二定律的性质 （1）因果性：F合 是 a 产生的原因 （2）矢量性：a 与 F合 的方向相同
437N
负号表示与运动方向相反
第二阶段，汽车重新起步加速,汽车水平受力如右
F合=F－F阻 =2 000N-437N=1 563N
FN
F阻
F
由牛顿第二定律得：a2
F合 m
1563 m/s2 1100
1.42m/s2
G
加速度方向与汽车运动方向相同
用牛顿第二定律解题的一般步骤
1.确定研究对象； 2.对研究对象进行受力分析 3.求出合力；(力的合成法；正交分解法)
同时消失的 B. 物体只有受到力的作用时,才有加速度,才有速度 C. 任何情况下,加速度的方向总与合外力方向相同,也总与速度的方向相
同 D. 当物体受到几个力的作用时,可把物体的加速度看成是各个力单独作
《运动和力的关系》
复习与回顾
实验：探究加速度与力、质量的关系
控制变量法
加速度与力的关系
a
加速度与质量的关系
a
F
a∝ F
1
m
a∝
1 m
一、牛顿第二定律的表达式
1、内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它 的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
2、力的单位
F ＝k ma
【解析】虽然 F＝ma 表示牛顿第二定律，但 F 与 a 无关，因 a 是由 m 和 F 共同决定的，即 a∝F 且 a 与 F 同时产生、同时消失、同时存在、同时改变；
m a 与 F 的方向永远相同。综上所述，可知选项 A、B 错误，C、D 正确。 【答案】CD
二.对牛顿第二定律的理解
2、第二定律的性质 （1）因果性：F合 是 a 产生的原因 （2）矢量性：a 与 F合 的方向相同
437N
负号表示与运动方向相反
第二阶段，汽车重新起步加速,汽车水平受力如右
F合=F－F阻 =2 000N-437N=1 563N
FN
F阻
F
由牛顿第二定律得：a2
F合 m
1563 m/s2 1100
1.42m/s2
G
加速度方向与汽车运动方向相同
用牛顿第二定律解题的一般步骤
1.确定研究对象； 2.对研究对象进行受力分析 3.求出合力；(力的合成法；正交分解法)
同时消失的 B. 物体只有受到力的作用时,才有加速度,才有速度 C. 任何情况下,加速度的方向总与合外力方向相同,也总与速度的方向相
同 D. 当物体受到几个力的作用时,可把物体的加速度看成是各个力单独作
人教版高中物理必修1第四章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
下面通过实验探究这两个间题。
一、实验方案
加速度a与力F的关系
1、实验目的 加速度a与力F的关系
控制变量法
1、测量哪些量
a、F、m
2、实验设计
m：天平
2、怎么测量 a: 打点计时器
3、利用表格分析数据
F: 物体所受的协力
二、参考案例
绳拉小车的力是小车受到的协力吗？
F拉
f阻
不是，所以要
平衡摩擦力
平衡摩擦力：
解：没有矛盾，牛顿第二定律中的力指的是合外 力，当我们用力提一个很重的箱子，却提不 动它，因为拉力和重力平衡了，协力为0，所 以加速度为0。
F拉
F合 0
mg
2使、它一产个生物a体2＝受6m到/FS12＝的4加N速的度力，，需产要生施a1加＝多2m大/Fs的2支的力加? 速度，要
解：
（1）确定研究对象
F2 y
F2
（4）根据牛二定律 列方程F合=ma。
（4）根据牛二定律列方程F合=ma。
Y轴：F合 正半轴 负半轴 F1y F2y =0
X轴：F合 正半轴 -负半轴 （F1x F2x） 0 ma
F1x F1 cos 45
F2x F2 cos 45
y F1 y
F1
代入数据得: F1 cos45 F2 cos45 ma 0
二力平衡
mg
mg
（4）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。
例2：一个物体，质量是2㎏，受到互成120o角的两个力F1和
F2的作用。这两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是
多少？
Y
解：
F1 y
F1
（1）确定研究对象
（2）对这个物体进 行受力分析
F1x X
一、实验方案
加速度a与力F的关系
1、实验目的 加速度a与力F的关系
控制变量法
1、测量哪些量
a、F、m
2、实验设计
m：天平
2、怎么测量 a: 打点计时器
3、利用表格分析数据
F: 物体所受的协力
二、参考案例
绳拉小车的力是小车受到的协力吗？
F拉
f阻
不是，所以要
平衡摩擦力
平衡摩擦力：
解：没有矛盾，牛顿第二定律中的力指的是合外 力，当我们用力提一个很重的箱子，却提不 动它，因为拉力和重力平衡了，协力为0，所 以加速度为0。
F拉
F合 0
mg
2使、它一产个生物a体2＝受6m到/FS12＝的4加N速的度力，，需产要生施a1加＝多2m大/Fs的2支的力加? 速度，要
解：
（1）确定研究对象
F2 y
F2
（4）根据牛二定律 列方程F合=ma。
（4）根据牛二定律列方程F合=ma。
Y轴：F合 正半轴 负半轴 F1y F2y =0
X轴：F合 正半轴 -负半轴 （F1x F2x） 0 ma
F1x F1 cos 45
F2x F2 cos 45
y F1 y
F1
代入数据得: F1 cos45 F2 cos45 ma 0
二力平衡
mg
mg
（4）根据牛顿第二定律列方程F合=ma。
例2：一个物体，质量是2㎏，受到互成120o角的两个力F1和
F2的作用。这两个力的大小都是10N，这个物体的加速度是
多少？
Y
解：
F1 y
F1
（1）确定研究对象
（2）对这个物体进 行受力分析
F1x X
人教版高一必修1物理4.2实验：探究加速度与力_质量的关系
a次，数横坐牵标引表力示F牵/N引力加F速度a
1
0.20
0.10
0.30
2 0.30
0.15
3 0.40
0.21
0.20
4 0.50
0.26
0.10
5
0.60
0.30
a ∝F 0 0.20 0.40 0.60 F/N
a — F 图象是一条过原点的倾斜直线
实验探究
加速度 a 与物体质量m 的关系
实验设计
3. 在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验 时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反应加 速度a和力F关系的有关资料记录在表一中.将测得 的反应加速度a和质量M关系的有关资料记录在表 二中.
表一
a / (m s2) F/ N
1.98 4.06 5.95 8.12 1.00 2.00 3.00 4.00
1 控制变量 2保装持置小设车计所受合外力不变，改变小车的质量 m， 分析加速度 a 与质量 m 的关系
实验探究
数据处理
1 数据采集 牵引力 F = N
次数 1 2 3 4 5
小车质量m = (M+mi )/Kg
加速度 a / m·s－2
数据处理
数据分析
当 次数
m/kg
a/m ·s -2
1
m
/kg-1
表二
a / (m s2) 1 / kg1 M
2.04 2.66 3.23 3.98 0.50 0.67 0.80 1.00
(1)根据表中所列数据，分别画出a-F图象和a- 1 图象.
M
(2)由图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为_____
______；当F一定时，a与M的关系为_____________.
高中物理必修一课件：探究加速度与力、质量的关系 (共23张PPT)
四.得出探究结论
物体的加速度跟作用力成正 比，跟物体的质量成反比．
加速度的方向跟引起这个加 速度的力的方向相同．
五. 对探究过程的反思．
1. 在实验中，小车包括砝码的质量为什么要远
大于砂和砂桶的总质量。
a 2.实验前为什么要平衡摩擦力？应当如何平衡摩
擦力？
3.a-F图线出现截距的原因和调整方法是什么？
物体受力一定时，它的质量 越大，加速度越小．
思考:
1、如何同时研究a、F合、m三者之间的关 系呢？
——控制变量法
2、如何测量加速度a？需什么器材？
Ø探究过程 Ø课件演示1 Ø课件演示2 Ø课件演示3
一.探究思路 控制变量法
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 3、教育始于母亲膝下，孩童耳听一言一语，均影响其性格的形成。 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月2021/11/222021/11/222021/11/2211/22/2021 7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021/11/222021/11/22November 22, 2021 8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/222021/11/222021/11/222021/11/22
3.4实验 探究加速度与力、质量的关系(解析版)
3.4实验探究加速度与力、质量的关系实验技能储备1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)作出a－F图像和a－1m图像，确定a与F、m的关系．2．实验器材小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸．3．实验过程(1)测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m.(2)安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．(3)补偿阻力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．(4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码．②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a.④描点作图，作a－F的图像．⑤保持槽码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－1m图像．4．数据处理(1)利用逐差法或v－t图像法求a.(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a 与F成正比．(3)以a为纵坐标，1m为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比．5．注意事项(1)开始实验前首先补偿阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好补偿小车和纸带受到的阻力．在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)实验过程中不用重复补偿阻力．(3)实验必须保证的条件：m≫m′.(4)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．6．误差分析(1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力．(2)补偿阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．教材原型实验例题1.某实验小组采用如图甲所示的实验装置，研究小车质量不变时，其加速度a与所受合力F的关系．(1)在补偿阻力这步操作中，______(选填“需要”或“不需要”)通过细绳把砂桶挂在小车上．(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示，相邻的两计数点之间还有 4 个点未画出，用毫米刻度尺测量出来的数据已在图中标出．已知打点计时器的打点周期为 0.02 s ，则该小车运动的加速度大小为________ m/s 2(计算结果保留两位有效数字)．(3)该实验小组把砂和砂桶的总重力当成小车的合力F ，根据实验得出的数据，采用图像法处理数据，画出a －F 图像如图丙所示，发现图线上端弯曲，其原因可能是______________________________________________________________________________________________.(4)关于本实验存在的误差，以下说法正确的是________．A ．在图乙中，每个测量数据均存在偶然误差B ．把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差C ．实验中用图像法处理数据可以减少系统误差【答案】(1)不需要 (2)0.39 (3)小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量(4)AB【解析】(1)在补偿阻力这步操作中，不需要通过细绳把砂桶挂在小车上．(2)相邻的两计数点之间还有 4 个点未画出，则T ＝0.1 s ；根据Δx ＝aT 2可得该小车运动的加速度大小为a ＝x 35－x 134T 2＝0.153 7－0.069 1－0.069 14×0.12 m/s 2≈0.39 m/s 2 (3)图线上端弯曲，其原因可能是小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量．(4)在题图乙中，每个测量数据均存在偶然误差，选项A 正确；因砂和砂桶加速下降，失重，则细绳的拉力小于砂和砂桶的总重力，即把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，选项B 正确；实验中用图像法处理数据可以减少偶然误差，选项C 错误．“探究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示。
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,
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,
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• 课本P87：2。
• 做到课本上：
• 课，4。
上节内容复习
改变物体运动状态 • 由牛顿第一定律可知，力是________________ 的原因。而物体运动状态的改变就是物体运动 加速度 不为零。 速度 发生变化，即___________ 的________ 加速度 的原因，加速度与 因而力又是产生_________ 合外力 _______有关。
• 汽车加速时有快慢之分吗？ • 什么样的汽车加速较快？
提出猜想和假设
• 同一辆载重汽车，当汽车空载时启动快，还 是载满货物时启动快？ 空载时启动快。 • 你认为是什么原因导致两种情况下汽车启动 的快慢不同？ 质量不同。 • 我认为可能的原因还有： 动力…… • 这样猜想的根据是什么？
制订计划，设计实验
• 小车运动时会受到摩擦力的作用，如何消 除摩擦力的影响？
让斜面倾斜，利用重力沿斜面方向的分力 平衡摩擦力。 • 平衡摩擦力后，小车所受的合外力等于多少？ 小车所受的合外力可认为等于小桶（包括 桶内的重物）的重力。
制订计划，设计实验
• 思考：需要测出每辆小车的加速度吗？如 果不用，如何比较加速度的关系？ • 不用测出每辆小车的加速度，只要测出两车 的位移，根据初速度为零的匀加速直线运动
上节内容复习
• 由牛顿第一定律还可知：一切物体总保持 静止 或________________ 匀速直线运动 运动状态，这种 _______ 质量 是物体惯性大小 惯性 。而_______ 性质叫_______ 质量 的量度，因而加速度跟 _______有关。
提出问题
• 现在，汽车已经进入普通老百姓的家庭。 汽车在启动时要作加速运动，是什么原因 使得汽车作加速运动？
当堂测练
• 3、一个物体受到F1=4N的力，产生a1=2 m/s2 的加速度，要使它产生a2=6 m/s2的加速度， 需要施加多大的力？
12N
当堂测练
• 4 、一辆卡车空载时的质量为 2X103kg ，在平 直公路启动时最大能产生4m/s2的加速度。当 该卡车载上重2X103kg的货物时，在相同的公 路上启动，最大能产生多大的加速度？ 4m/s2
进行实验验证
• 1、先保持两车的质量相同，使两车所受的合 外力不同，探究加速度与合外力的关系； • 2、保持两车所受合外力相等，使两车的质量 不同，探究加速度与质量的关系。 • 将实验得出的数据填入表格。
分析，得出结论
• 通过对实验数据的分析，我们可以发现：
• 当物体的质量一定时，加速度度与物体所受 正比 的合外力成________ ； • 当物体所受合外力一定时，加速度度与物体 反比 的质量成________ 。 1 上面的关系也可记为： a F , a ， m 其中“ ”是正比符号。
1 的位移公式 s at 2 ，两车的运动时间相 2
等，故位移之比等于加速度之比。
设计记录表格
• 小车的质量为200g，小桶的质量为6g 。
表一：保持质量相等，探究加速度与合外力的关系 甲车 乙车 比值 合外力（单位：N） 位移（单位：cm）
表二：保持合外力相等，探究加速度与质量的关系 甲车 乙车 比值 质量（单位：g） 位移（单位：cm）
当堂测练
• 1、我们探究影响加速度因素的实验方案中， 比较初速为零的不同物体加速度大小的关系 所使用的方法是：（ A ）
• A．比较相同时间内两物体的位移大小关系．
• B．比较相同位移内两物体的时间关系．
• C．比较相同速度时的时间关系．
• D．比较相同位移内两物体的速度关系．
当堂测练
• 2、我们在探究影响加速度因素的实验方案 中， 比较两个不同物体加速度大小与力和 质量的关系所使用的方法是： （ A ） • A．控制变量法． • B．两物体的质量不同，比较在不同合外力 作用下的位移关系． • C．两物体的质量相同，比较在不同合外力 作用下的位移关系． • D．两物体受到的合外力相同，比较不同质 量物体间的位移关系．
探究影响加速度的因素
教学目标
•
• •
1、通过探究认识到加速度与合外力和质量 有关，并能与生活经验相联系； 2、对影响加速度大小的因素进行合理的假 设和判断，得出自己的结论； 3、知道实验中比较加速度大小的方法；
重难点分析
• 【教学重点】： • 1、通过实验探究得出加速度与合外力及加 速度与物体质量的关系； • 2、变量控制法。 • 【教学难点】： • 实验探究的设计。
• 物体的质量和所受的合外力都会影响加速度，我们 如何探究加速度与质量和合外力的关系？
需要控制变量，先保持两车的质量相同， 使两车所受的合外力不同，探究加速度与 合外力的关系；然后保持两车所受合外力 相等，探究加速度与质量的关系。
这种方法叫做“变量控制法”。在研究物 理问题中经常用到。
制订计划，设计实验
小结
• 1、影响加速度的因素：质量；合外力。
• 2、加速度与质量和合外力的关系：
• 当物体的质量一定时，物体的加速度与物 体所受合外力成正比； • 当物体所受合外力一定时，物体的加速度 与质量成反比。 • 3、在研究某个量与其它因素的关系时，如 果有多个因素，可采用变量控制法。
作业
• 做到作业本上：
• 做到课本上：
• 课，4。
上节内容复习
改变物体运动状态 • 由牛顿第一定律可知，力是________________ 的原因。而物体运动状态的改变就是物体运动 加速度 不为零。 速度 发生变化，即___________ 的________ 加速度 的原因，加速度与 因而力又是产生_________ 合外力 _______有关。
• 汽车加速时有快慢之分吗？ • 什么样的汽车加速较快？
提出猜想和假设
• 同一辆载重汽车，当汽车空载时启动快，还 是载满货物时启动快？ 空载时启动快。 • 你认为是什么原因导致两种情况下汽车启动 的快慢不同？ 质量不同。 • 我认为可能的原因还有： 动力…… • 这样猜想的根据是什么？
制订计划，设计实验
• 小车运动时会受到摩擦力的作用，如何消 除摩擦力的影响？
让斜面倾斜，利用重力沿斜面方向的分力 平衡摩擦力。 • 平衡摩擦力后，小车所受的合外力等于多少？ 小车所受的合外力可认为等于小桶（包括 桶内的重物）的重力。
制订计划，设计实验
• 思考：需要测出每辆小车的加速度吗？如 果不用，如何比较加速度的关系？ • 不用测出每辆小车的加速度，只要测出两车 的位移，根据初速度为零的匀加速直线运动
上节内容复习
• 由牛顿第一定律还可知：一切物体总保持 静止 或________________ 匀速直线运动 运动状态，这种 _______ 质量 是物体惯性大小 惯性 。而_______ 性质叫_______ 质量 的量度，因而加速度跟 _______有关。
提出问题
• 现在，汽车已经进入普通老百姓的家庭。 汽车在启动时要作加速运动，是什么原因 使得汽车作加速运动？
当堂测练
• 3、一个物体受到F1=4N的力，产生a1=2 m/s2 的加速度，要使它产生a2=6 m/s2的加速度， 需要施加多大的力？
12N
当堂测练
• 4 、一辆卡车空载时的质量为 2X103kg ，在平 直公路启动时最大能产生4m/s2的加速度。当 该卡车载上重2X103kg的货物时，在相同的公 路上启动，最大能产生多大的加速度？ 4m/s2
进行实验验证
• 1、先保持两车的质量相同，使两车所受的合 外力不同，探究加速度与合外力的关系； • 2、保持两车所受合外力相等，使两车的质量 不同，探究加速度与质量的关系。 • 将实验得出的数据填入表格。
分析，得出结论
• 通过对实验数据的分析，我们可以发现：
• 当物体的质量一定时，加速度度与物体所受 正比 的合外力成________ ； • 当物体所受合外力一定时，加速度度与物体 反比 的质量成________ 。 1 上面的关系也可记为： a F , a ， m 其中“ ”是正比符号。
1 的位移公式 s at 2 ，两车的运动时间相 2
等，故位移之比等于加速度之比。
设计记录表格
• 小车的质量为200g，小桶的质量为6g 。
表一：保持质量相等，探究加速度与合外力的关系 甲车 乙车 比值 合外力（单位：N） 位移（单位：cm）
表二：保持合外力相等，探究加速度与质量的关系 甲车 乙车 比值 质量（单位：g） 位移（单位：cm）
当堂测练
• 1、我们探究影响加速度因素的实验方案中， 比较初速为零的不同物体加速度大小的关系 所使用的方法是：（ A ）
• A．比较相同时间内两物体的位移大小关系．
• B．比较相同位移内两物体的时间关系．
• C．比较相同速度时的时间关系．
• D．比较相同位移内两物体的速度关系．
当堂测练
• 2、我们在探究影响加速度因素的实验方案 中， 比较两个不同物体加速度大小与力和 质量的关系所使用的方法是： （ A ） • A．控制变量法． • B．两物体的质量不同，比较在不同合外力 作用下的位移关系． • C．两物体的质量相同，比较在不同合外力 作用下的位移关系． • D．两物体受到的合外力相同，比较不同质 量物体间的位移关系．
探究影响加速度的因素
教学目标
•
• •
1、通过探究认识到加速度与合外力和质量 有关，并能与生活经验相联系； 2、对影响加速度大小的因素进行合理的假 设和判断，得出自己的结论； 3、知道实验中比较加速度大小的方法；
重难点分析
• 【教学重点】： • 1、通过实验探究得出加速度与合外力及加 速度与物体质量的关系； • 2、变量控制法。 • 【教学难点】： • 实验探究的设计。
• 物体的质量和所受的合外力都会影响加速度，我们 如何探究加速度与质量和合外力的关系？
需要控制变量，先保持两车的质量相同， 使两车所受的合外力不同，探究加速度与 合外力的关系；然后保持两车所受合外力 相等，探究加速度与质量的关系。
这种方法叫做“变量控制法”。在研究物 理问题中经常用到。
制订计划，设计实验
小结
• 1、影响加速度的因素：质量；合外力。
• 2、加速度与质量和合外力的关系：
• 当物体的质量一定时，物体的加速度与物 体所受合外力成正比； • 当物体所受合外力一定时，物体的加速度 与质量成反比。 • 3、在研究某个量与其它因素的关系时，如 果有多个因素，可采用变量控制法。
作业
• 做到作业本上：