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2 探究加速度与力、质量的关系
思考：
？
物体运动状态发生改变
速度发生改变
加速度
指
产生
与力和质量有关

法拉利F2003-GA赛车与著名战斗机“飓风2000”的一场 “巅峰对决”
第 章 牛顿运动定律
四
思考与讨论
如果你是赛车的设计师你会作什么样的改进让赛车启动更快
加速度与力、物体的质量有什么定量的关系？
猜想与假设：
猜想：加速度与力成正比
加速度与质量成反比。
制定计划
设计实验：
怎样才能探究出加速度、力、质量三个变量之间的关系
控制变量法:
保持质量不变,研究加速度与力的关系；保持力不变,研究加速度与质量的关系。
猜想与假设
实验验证
思考：如何设计实验
事实是不是这样呢？
m一定， a∝ F；
F一定， a∝1/m。
明确几个问题:
2.如何由实验得出结论
1.怎么设计这个实验
1.测量哪些量
2.怎么测量
数据处理：
m不变时，a与F关系；
F不变时，a与m关系。
a、F、m
m：
a:
F:
天平
求出物体所
受的合力
实验方案讨论
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。
用天平测出小车的质量m
从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a
砝码的总重力G当作小车受到的拉力F
思考：小车在运动方向上受几个力的作用？细绳对小车的拉力等于小车所受的合力吗？
平衡摩擦力：
G
G1
FN
f
G1平衡摩擦力f。
判断标准：轻推小车，小车在没有小盘（及砝码）牵引时能沿长木板做匀速运动（从打点计时器点迹均匀判断）
小车
纸 带
○○
打点计时器
电源
砝码
□
改进后的实验装置图：
把木板一端垫高，平衡摩擦力
2、怎样提供并测量物体所受的恒力F（合外力）
m
增减砝码及盘的质量以改变F
当钩码质量远小于小车的质量时，
近似认为小车所受拉力等于钩码的重力！
水平面
思考1：小车所受拉力等于砝码及盘的重力吗？
近似：
钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力F
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,小车上钩码质量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
探究加速度与力的关系
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？
加速度与力成正比
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
保持物体所受的力相同，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
车上钩码质量m1/g
位移x1/cm
100
50
150
200
250
车上钩码质量m2/g
位移x2/cm
小车1质量M1
小车2质量M2
300
探究加速度与质量的关系
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
加速度与质量成反比
实验后反思总结
一.平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。
二.实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车
三.实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，细绳对小车的拉力才近似等于重物的重力。
小车
小车
夹子
Ｆ
Ｆ
方案二：
课本上参考案例中的实验方案
由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同
方案二：两小车对比
砝码
F1　
参照小车m
实验小车m　
砝码
F2　
1、平衡摩擦：使小车在不放砝码时近似做匀速
直线运动。
2、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。
方案三：利用气垫导道
该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果精确。
气垫导轨装置
光电门
数字计时器
光电门1
光电门2
挡光板
△x
X t
利用气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系

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