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第四章 运动和力的关系
回顾
亚里士多德
力是维持运动的原因
运动与力的关系
伽利略
力不是维持物体运动的原因
之所以会停下，是因为摩擦阻力。
笛卡尔
不受力，会匀速直线运动下去。
牛顿
力是改变物体运动状态的原因
物体运动状态发生改变
速度发生了改变
产生了加速度
加速度与力、质量之间有什么样的定量关系呢？
运动与力的关系(定性）:
力是改变物体运动状态的原因
力产生的加速度与质量有关
力是产生加速度的原因
改变物体运动状态难易与质量有关
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---质量不变
加速度与质量的关系---力不变
1.要通过实验探究什么问题？
2.怎么去设计实验？需要什么器材？研究哪个物体？
明确要测哪些量？
怎么测这些量？
测a、F.
测a、m.
1.质量的测量：天平
m
注意砝码与槽码的区别
可通过增减在小车上的砝码的数量来实现对小车质量的改变。
实验：探究加速度与力、质量的关系
2.加速度的测量：
方法2：将打点计时器连在小车上，根据纸带上打出的点可测量加速度；
方法1：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式 a=(2x)/t2可算出;
a
秒表测时间误差大
so easy!
2.加速度的测量：
方法3：利用比值法。由于a=(2x)/t2测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比
a
想得美!
F
F
（1）如何给小车施加一个可以测量的恒力F呢？
直接用弹簧测力计拉小车，可以吗？
3.力的测量：
（2）细线给小车提供的拉力
是小车受到合力吗？
不计摩擦，小车
F合=F ≈ m0g
计摩擦，小车 ：
F合=F-f≠F
如何才能消除摩擦力的影响呢？
借助定滑轮和钩码来拉!
m0g
气垫导轨
f
具体操作：先不加细线，调整轨道，使小车刚好能匀速下滑（纸带上打出间隔均匀的点）。
mgcosθ
mgsinθ
mg
θ
θ
FN
Ff
一次补偿，多次测量
用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系
平衡摩擦力
如果再加上细线，细线的拉力就等于小车受到的合力。
m>>m0 F=m0 g
加速度与力的关系
同一个小车在不同拉力F作用下的加速度a
质量不变
加速度与质量的关系
不同质量的小车在相同拉力F作用下的加速度a
力不变
注意事项
平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡摩擦力后，不管以后是改变
小盘中重物的质量，还是改变小车上所加砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。
2.实验时要先接通电源后放开小车。
3.实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质量。只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
4.每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在小 车到达滑轮前应按住小车。
5.作图线时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑。
1.加速度与力的关系
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.146
0.302
0.428
0.592
0.751
F/N
O
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
+
+
+
+
+
加速度a 与拉力F 成正比
如果a-F 图像如下图所示，是什么原因呢？
(小车质量一定)
未平衡摩擦力
或平衡摩擦力不够
(斜面倾角偏小)
平衡摩擦力过度
(斜面倾角偏大)
图线的斜率减小，
质量变大，
未满足钩码的质量
远小于小车的质量，
即所挂钩码的质量太大。
/kg-1
O
0.400
0.500
0.750
1.000
1.200
0.861
0.692
0.470
0.352
0.290
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
+
+
+
+
+
加速度a 与质量m 成反比
(小车所受拉力一定)
2.加速度与质量的关系
m/kg
O
kg
m ·s -2
0.250
0.500
0.750
1.000
1.250
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
+
+
+
+
+
/ kg-1
2.50
2.00
1.33
1.00
0.83
化曲为直
参考案例2
通过位移之比测量加速度之比
1.加速度与力的关系
(小车质量相同)
2.加速度与质量的关系
(小车所受拉力一定)
加速度a 与质量m 成反比
加速度a 与拉力F 成正比
需要平衡摩擦力吗？
课堂总结
0.14
0.36kg
0.39
0.19
0.53
加速度a 与拉力F 成正比
加速度a 与质量m 成反比
0.24
0.67
0.34
0.94
0.29N
0.86
0.34
0.61
0.48
0.41
0.71
0.31
0.94
0.29
0.81
0.36
0.81
可行
保持拉力不变, 只改变小车的质量,
记录质量改变前后的位移。

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