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第四章 运动和力的关系
实验：探究加速度与力、质量的关系
高中物理·必修第一册·人教版
温故知新——牛顿第一定律
(Newton’s first law )
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
衡量外界因素（其他物体）作用大小的物理量
紧密关联
力
运动
惯性：运动状态改变的难易程度
力的概念的定量化
状态v
F
m
状态改变a
F
v
a
m
力
加速度
质量
物理学家们首先创造出合适的物理量作为研究工具，然后通过对物理量的测量去找出规律或与事先假定的理论所预测的值去比较。
物理学——测量科学
1.如何测量质量m
天平
电子秤
重力G = mg
能否用弹簧测力计测量质量？
F弹
弹簧测力计
是否还有其他方式？
2.如何测量加速度a
频闪相机
记录物体运动的位移和时间，计算求得a
逐差法
定义式
图象法
课后探究1：比较不同方式的误差，寻找最佳方式
公式法
气垫导轨
v1
v2
减小摩擦力
v2 – v02 = 2ax
3.如何测量力？
弹簧测力计
力传感器
F
a
m
力
加速度
质量
通过对物理量的测量找出规律
关系
如何探究三个量之间的关系？
控制变量法
多因素
单因素
a 不变
F 不变
m 不变
小组讨论：思考探究的可行性
物体受到的合力
“果”
“因”
数学讲究形式
物理考虑因果（实际意义）
问题1：如何实现探究目的？需要哪些仪器？
问题2：如何测量？是否有更好的办法？
问题3：误差来源？如何减小误差？
问题4：收集哪些数据？选用什么样的数据处理方式？
问题5：有哪些注意事项？
合作探究
m 不变
F
a
物体运动
合力
什么情况下可以实现？
(匀加速直线)
探究
与
v1
v2
F
如何测量力？
mg
F = mg
？
怎么办
力传感器
测出F
M>>m
f
F
沿小车运动方向只有F
如何减小摩擦力带来的影响？
如何消除摩擦力带来的影响？
G沿斜面向下的分量
Mgsinθ
f
怎样验证平衡好摩擦力了？
匀速直线运动
如何消除摩擦力带来的影响？
f
F
F合 =F- f
摩擦力大小
力传感器
如何测量 a ？
利用打点计时器
光电门
m 不变
F
a
探究
与
找出规律
F1
F2
a1
a2
x1
x2
同时
转化
次数 1 2 3 4 5 6
小车加速度a/(m·s－2)
砂和小桶的质量m/kg
拉力F/N
次数 1 2 3 4 5 6
小车加速度a/(m·s－2)
小车质量M/kg
M
a
探究
与
F
a
探究
与
应该收集哪些数据？
F 不变
m
a
合作探究
探究
与
分组实验
1.打点计时器 (5人/组) 4组
2.光电门、气垫导轨 (5人/组) 1组
3. a、x对比实验 (5人/组) 4组
怎样处理数据？
1.打点计时器组(m一定，F- a)
逐差法求a
计算求力
F = G = mg
cm
s
统一单位
2.光电门、气垫导轨组(m一定，F- a)
数据处理时要注意统一单位
3. a、x对比实验
次数 1 2 3 4 5 6
位移x/cm x1 x2 x3 x4 x5 x6
砂和小桶的质量m/g m1 m2 m3 m4 m5 m6
拉力F/N m1g m2g m3g m4g m5g m6g
a 的比值
F 的比值
单位制—统一标准
cm
ms
m
s
N
F = G = mg
kg
m/
用其他方式表示力的单位
为什么要换单位？
kg=N
量纲分析
g
kg
力学基本单位
导出单位：m/s, N, J, w
国际单位制(SI)
图象法
有了拉力时，加速度仍为0
F= 0时，木块
就有了加速度
长木板倾角过大
未平衡摩擦力或长木板倾角过小
F a
图象法
实验数据的处理方法——“化曲为直”法
a与m是否成反比
a与1/m是否成正比
实验数据的处理方法——猜测数据的关联
次数 1 2 3 4 5 6
小车加速度a/(m·s－2)
小车质量M/kg
相加为定值
乘积为定值
ma
m+a
a F
a 与 F 成正比
a = kF
a
a 与 成正比
a = k
a
牛顿第二定律
(Newton’s second law )
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。
F = kma (k=1)
F = ma

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