5.2 科学探究:加速度与力、质量的关系课件:19张PPT

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5.2 科学探究:加速度与力、质量的关系课件:19张PPT

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鲁科2019版必修第一册
5 牛顿运动定律
5.2 科学探究:加速度与力、质量的关系
1.力是 改变物体运动状态 的原因
2.质量越大,惯性越大,物体的运动状态越难改变
牛顿第一定律
V 发生了变化
产生了a
产生了a
温故知新
惯性定律
a与物体的合外力F,m有关
体验一
在课本上撒一些碎纸片,先用嘴轻吹,再用力使劲吹,观察现象。
对某一物体,受到的力越大,其运动状态越容易改变,即加速度越大。
在课本上撒一些碎纸片和一些小石子,用力使劲吹,观察现象。
对不同的物体,受到相同的力,质量越小的,其运动状态越容易改变,即加速度越大。
体验二
m一定, a∝ F;
F一定, a∝1/m
猜想与假设
m一定, a∝ F;

F一定, a∝1/m
物体的加速度与力、质量有什么定量关系
实验的基本思路是什么呢?
实验探究
探究加速度与力、质量的关系
实验目的
定量探究加速度与力、质量的关系
实验方法
“加速度”与“力”、“质量” 二个物理量均有关系,应该如何探究它们的关系?
控制变量法
保证质量一定,探究加速度与力的关系
保证合外力一定,探究加速度与质量的关系
实验器材
带滑轮的木板、薄垫块、小车、细绳、重物(小钩码或沙桶)、打点计时器、纸带、交变电流、天平、砝码、刻度尺
实验原理与设计
探究加速度与力、质量的关系
如何测量加速度、力、质量?
质量
天平
加速度



实验探究
(1)物体的a如何测量?
.
.
.
.
.
.
.
0
1
2
3
4
5
6
x1
x2
x3
x4
x5
x6
A
B
C
T=0.1s
利用打点计时器进行实验,根据纸带上打出的点可测量加速度。
(2)如何提供并测量小车所受的恒力问题?
T
f
问题3:在探究a与m之间的定量关系实验中,f随小车质量的改变而改变,为了操作更方便、准确,该如何改进实验方案?
问题1:在水平桌面上运动小车的合外力是由什么力提供?
问题2:如何得到绳子上的拉力T及小车所受到的摩擦力f?
近似认为绳子上的拉力T等于钩码的重力;小车所受的f等于小车匀速运动时的拉力。
消掉摩擦力
改进后的装置图
木板一端垫高,用重力的分力G1将摩擦力f 平衡抵消掉

y
x
f
G
FN
O
G1
F
小车所受到的合外力等于细线上的拉力
(2)如何提供并测量小车所受的恒力问题?
(2)如何提供并测量小车所受的恒力问题?
粗糙斜面上,用悬吊重物的方法为小车提供拉力, 通过改变增减重物的质量就可改变小车受到的拉力。
思考:绳子的拉力等于钩码的重力吗?为什么?
不等于!因为钩码向下加速,所以绳子的拉力小于钩码的重力。
思考:什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力?
当砝码质量比小车质量小得多时,绳子的拉力近似等于砝码的重力,即小车受到合外力近似等于砝码的重力。
控制变量法
保证质量一定,探究加速度与力的关系
保证合外力一定,探究加速度与质量的关系
如何改变合外力的大小?
通过改变悬挂钩码的数量来改变
如何改变运动物体的质量?
通过改变小车上砝码的数量来改变
(1)用天平测出小车和小盘的质量 M 和m,并把数据记录下来(要求:M ?m )。
(2)按实验装置图把实验器材安装好(但不要把悬挂小盘的细绳系在小车上)。
(3)平衡摩擦力。
(4)控制小车质量不变,用细线将钩码与小车相连(钩码质量远小于小车质量),打开打点计时器,释放小车,测出一组数据。
(5)改变钩码数量,多测几组据。
(6)控制钩码质量不变,改变小车质量,再测几组数据。
实验步骤
数据处理
1. 探究加速度与合力的关系(保证小车质量不变)
实验序号 加速度α(m/s2) 拉力
F(N)
1 0.10 0.146
2 0.20 0.302
3 0.30 0.428
4 0.40 0.592
5 0.50 0.751
如何处理数据能更直观的得出结论?
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5




2. 探究加速度与质量的关系(保证小车合力不变)
实验序号 加速度α(m/s2) 质量
m/kg
1 0.400 0.861
2 0.500 0.692
3 0.750 0.470
4 1.000 0.352
5 1.200 0.290
质量倒数
1/m(kg-1)
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
m/ kg
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2




1/m (kg -1)
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5




实验结论
F/ N
a/m·s -2
0.15
0.30
0.45
0.60
0.75
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5




1/m (kg -1)
a/m·s -2
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5




m 一定时,a ∝ F
F一定时,a ∝ 1/m
注意事项
(1)平衡摩擦时,不能挂重物。整个实验过程只需平衡一次摩擦。
(2)实验时,先接通电源,后释放小车。
(3)为了保证细线的拉力等于小车受到的牵引力,细线要与木板保持平行。
(4)为了充分利用纸带,每次开始时,小车应尽量靠近打点计时器,为防止小车翻到地面,要在小车碰到滑轮前用手挡住小车。
课堂小结
1.研究方法
控制变量法
a∝F a∝1/m
2.研究结论
光电门
数字计时器
拓展探究
光电门1
光电门2
挡光板

△x
X/t
拓展探究:利用气垫导轨来探究

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