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第四章 牛顿运动定律
探究加速度与力、质量的关系
实验:
物体的加速度a 可能和哪些因素有关
思考
m
F1
m
F2
F1m2
F
m1m1
F
当物体质量一定时，物体的加速度随着力的增大而增大。
当力一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。
一、猜想
假设和猜想：
加速度（a）与 力（ F ）成正比；
加速度（a）与质量（ m ）成反比
二、研究方法：
控制变量法
m不变，研究a与F关系
F不变，研究a与m关系
1、如何测量物体质量(m)、加速度(a)和受到的力(F)
2、怎样设计实验步骤 怎样选用和调试实验器材
3、如何采集实验数据，怎样对实验数据进行分析
三、设计实验方案
1、如何测量物体质量(m)、加速度(a)和受到的力(F)
三、设计实验方案
2）怎样测量（或比较）物体的加速度a
3）怎样提供并测量物体所受的恒力F
利用打点计时器，纸带测速度，求出加速度！
1）用天平测质量
m不变，研究a与F关系
哪个F
mg
FN
F引
f摩
摩擦力如何处理？
抵消？
测量？
G
N
f
Ｘ
y
平衡摩擦力问题
小车质量改变斜面角度不用改变
θ
方案一：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、天平为器材，研究小车运动。
实验方案
钩码的总重力G当作小车受到的拉力F
从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a
用天平测出小车的质量m
当小车的质量钩码质量时，
近似认为小车所受拉力等于钩码的重力！
思考1：小车所受拉力等于钩码的重力吗？
近似：
小车的质量钩码质量
若绳子拉力能精确测出,
以下情况是否需要m车m物？
2.怎样设计实验步骤 怎样选用和调试实验器材
三、设计实验方案
1）小车m不变，改变重物重力从而改变F，研究a与F关系
2）拉力F不变，小车上增加砝码改变小车质量，研究a与m关系
三、设计实验方案
3.如何采集实验数据，怎样对实验数据进行分析
T
T
T
x1
x2
x3
x4
x5
T
x6
T
T
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
当小车质量不变时 次数 F/N a/m ·s -2
1
2
3
4
5
0.10 0.146
0.20 0.302
0.30 0.428
0.40 0.592
0.50 0.751
数据处理：加速度与力的关系
如何更直观地处理数据？
控制m不变
增减钩码质量以改变F
测小车加速度a
F
a
0
某同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验中的问题是:
没有平衡掉摩擦力
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
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
/kg -1
m
1
当拉力不变时 次数 m/kg a/m ·s -2
1
2
3
4
5
数据处理：加速度与质量的关系
/kg -1
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
m
1
0.400 0.861
0.500 0.692
0.750 0.470
1.000 0.352
1.200 0.290
控制F不变
改变小车质量m
测小车加速度a
F
a
0
a
0
m
m
1
1、要平衡小车的摩擦力;
2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量;
3、图象法处理实验数据技巧.
课堂小结
m
光滑水平面
F
本实验的目的：
验证物理量a、F、m之间是否存在
a与F成正比，a与m成反比的关系。
有没有简单一点的方法呢？
m一定时：
F一定时：
验证：
需要计算加速度a吗？
m
光滑水平面
F
小车做的是初速度为0的匀加速直线运动！
m一定时：
F一定时：
只需验证：
（ ）
（ ）
m
光滑水平面
F
怎样确定时间一定呢？
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。
实验方案
注意:只有当盘和砝码的总质量远小于小车的质量时,小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力.
实验方案
保持 m不变
保持 F不变
探究加速度与力的关系
保持物体的质量不变，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系
小车质量M= g,小车上砝码质量m= g,小盘质量M’= g 次数 小车1 小车2
1
2
3
4
5
位移x1/cm
位移x2/cm
(M’+m’2)g (表示F2大小)
盘中砝码质量m’2/g
300 0 10
50
20
30
40
60
盘中砝码质量m’1/g
(M’+m’1)g (表示F1大小)
70
F2 / F1
x2 /x1
0
次数
1
2
3
4
探究加速度与力的关系
x2
x1
F2
F1
F
a
a1
a2
探究加速度与质量的关系
小车质量M= g,小盘质量M’= g,盘中砝码质量m’= g 次数 小车1 小车2
1
2
3
4
5
(M+m1)/g
(M+m2)/g
保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系
300 6 50
车上砝码质量m1/g
位移x1/cm
100
50
150
200
250
车上砝码质量m2/g
位移x2/cm
小车1质量m1
小车2质量m2
300
x2 /x1
0
探究加速度与质量的关系
次数
1
2
3
4
M2 / M1
x2
x1
M2
M1
M1 / M2
M1
M2
a
m
1
a1
a2

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