2018高中物理 專題4.2 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系同步課件 新人教版必修1.ppt

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第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 能運(yùn)用基本的測(cè)量方法測(cè)量加速度大小 并進(jìn)行實(shí)際操作 2 通過(guò)探究認(rèn)識(shí)到加速度與外力和質(zhì)量有關(guān) 并能與生活中的經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系 3 對(duì)影響加速度大小的因素進(jìn)行合理的假設(shè)和判斷 得出自己的結(jié)論 4 理解加速度與物體受到的合外力 物體質(zhì)量的定量關(guān)系 什么是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變 根據(jù)牛頓第一定律 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因是什么 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變指的是物體的速度發(fā)生了變化 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 力 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化 速度變化 產(chǎn)生加速度 力是產(chǎn)生加速度的原因 復(fù)習(xí)思考 物體的加速度a可能和哪些因素有關(guān) F1 F2 m1 m2 結(jié)論 當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí) 物體的加速度隨著力的增大而增大 結(jié)論 當(dāng)力的大小一定時(shí) 物體加速度隨著質(zhì)量的增大而減小 思考與討論 一 實(shí)驗(yàn)探究 1 研究目的 定量分析a與F m的關(guān)系 2 研究方法 控制變量法 A m一定時(shí) a與F的定量關(guān)系 B F一定時(shí) a與m的定量關(guān)系 問(wèn)題1 怎樣測(cè)量加速度 問(wèn)題2 如何才能給小車提供一個(gè)恒定合外力 3 如何測(cè)量 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 在原有知識(shí)上引出實(shí)驗(yàn)方案 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)加速度的方法和公式是什么 方案一 小車 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 一端帶滑輪的長(zhǎng)木板 細(xì)線 砝碼 鉤碼 刻度尺 天平為器材 研究小車運(yùn)動(dòng) 鉤碼的總重力G當(dāng)作小車受到的拉力F 從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶計(jì)算出小車的加速度a 用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M 4 實(shí)驗(yàn)裝置 方案評(píng)估 在實(shí)驗(yàn)方案中有什么問(wèn)題需要改進(jìn) 如何改進(jìn) 平衡摩擦力 將木板的一端適當(dāng)墊高 不掛托盤 給小車一定的初速度 小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn) 觀察點(diǎn)距是否相等 m M時(shí) 細(xì)繩對(duì)小車的拉力近似等于托盤和砝碼的總重量 0 100 146 0 200 302 0 300 428 0 400 592 0 500 751 如何更直觀地處理數(shù)據(jù) 5 數(shù)據(jù)處理 結(jié)論 a F 結(jié)論 a 1 m 注意 這里的力指的是物體所受的合外力 1 m一定 加速度a與F的定量關(guān)系 2 F一定 加速度a與m的定量關(guān)系 6 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 方案二 以小車 一端帶滑輪的長(zhǎng)木板 粗線 砝碼 鉤碼 天平 刻度尺 寬口夾子為實(shí)驗(yàn)器材 研究小車的運(yùn)動(dòng) 注意 只有當(dāng)盤和砝碼的質(zhì)量要比小車的質(zhì)量小得多時(shí) 小車所受細(xì)繩的拉力才近似等于盤和砝碼的總重力 二 其它方案 實(shí)驗(yàn)方案二原理 由于兩小同時(shí)啟動(dòng) 同時(shí)停止 故運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 F a 加速度與力關(guān)系 M2 M1 M1 M2 a 加速度與質(zhì)量關(guān)系 你是否還有其他的探究方案 利用氣墊導(dǎo)軌來(lái)探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系 例1 甲 乙兩同學(xué)在 探究加速度與合外力F的關(guān)系 時(shí) 分別得到如圖所示的圖象 說(shuō)明兩位同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值始終不同 并比較其大小 課堂練習(xí) 圖中在力F相同時(shí) 甲 乙圖線中較大斜率的乙圖線對(duì)應(yīng)加速度大 說(shuō)明其狀態(tài)易改變 即質(zhì)量小 可見(jiàn) 乙 丙兩位同學(xué)實(shí)驗(yàn)用小車總質(zhì)量不同 且m甲 m乙 例2 某同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出a F a M圖線 表明實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題是 沒(méi)有平衡掉摩擦力 平衡摩擦力過(guò)度 未滿足M m 例1 如圖一個(gè)木塊正在傾角為 為的三角斜面上勻速下滑 試求斜面的動(dòng)摩擦因數(shù) 問(wèn)2 如果此時(shí)給物體加上一個(gè)沿斜面向下的力F 那物體現(xiàn)在受到的合外力是多少 本節(jié)課我們用了一種方法 研究了兩個(gè)關(guān)系 解決了兩個(gè)問(wèn)題 得到了兩個(gè)結(jié)論 一種方法 控制變量法兩個(gè)關(guān)系 加速度與力關(guān)系 加速度與質(zhì)量關(guān)系兩個(gè)問(wèn)題 加速度測(cè)量問(wèn)題 力的測(cè)量問(wèn)題兩個(gè)結(jié)論 加速度與力正比 加速度與質(zhì)量反比 1 實(shí)驗(yàn)的研究方法 控制變量法2 實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng) 平衡摩擦力 m M3 數(shù)據(jù)的處理方法 圖象法要點(diǎn) 設(shè)法使圖線成一條 過(guò)原點(diǎn)的 直線4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 質(zhì)量一定時(shí) 加速度與力的大小成正比 力的大小一定時(shí) 加速度與質(zhì)量成反比 小結(jié) 實(shí)驗(yàn)反思 本實(shí)驗(yàn)中 我們認(rèn)為細(xì)線對(duì)小車的拉力等于托盤和砝碼的總重量 請(qǐng)根據(jù)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系分析 小車的拉力等于托盤和砝碼的總重量的條件是什么 答 托盤和砝碼處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)托盤向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 拉力F mg 怎樣才能使小車的拉力近似等于托盤和砝碼的總重量 答 加速度越大 拉力F與mg相差越大托盤和砝碼的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M 1 鉤碼的總重力G與小車受到的拉力F大小相等嗎 不等于 因?yàn)殂^碼向下加速 所以繩子的拉力小于鉤碼的重力 因此小車受到的拉力F略小于鉤碼的總重力G 解決方法 鉤碼改用砂桶 使砂桶質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量 問(wèn)題思考 當(dāng)砝碼質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多時(shí) 1 6 繩子的拉力近似等于砝碼的重力 即小車受到合外力近似等于砝碼的重力 2 什么情況下鉤碼重力可以近似等于繩子拉力即小車所受的合外力 小車受到的拉力F略大于小車受到的合力 解決方法 平衡摩擦力 3 小車受到的拉力F等于小車受到的合力嗎 將長(zhǎng)木板傾斜一定角度 應(yīng)該等于arctanu 此時(shí)物體在斜面上受到的合外力為0 做實(shí)驗(yàn)時(shí)肯定無(wú)法這么準(zhǔn)確 只要把木板傾斜到物體在斜面上大致能夠勻速下滑 可以根據(jù)紙帶上的點(diǎn)來(lái)判斷 做實(shí)驗(yàn)前不掛重物 小車連上紙帶且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要工作狀態(tài) 分析 M T Ma 1 m mg T ma 2 由 1 2 可得 T mg 1 m M 3 由 3 式可知 只有m M時(shí) 才可得m M 0 即T mg 1 為什么只有m M才能得到T mg 分析 G1 f 重力沿平行與軌道方向的分力G1平衡小車所受軌道上的摩擦力f 此后小車若受到細(xì)繩沿平行與軌道方向上的拉力即為所受合力 2 為什么要調(diào)節(jié)軌道的坡度