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(共27張PPT)
第四章 運動和力的關系
第二節 實驗：探究加速度與力、質量的關系
怎樣理解牛頓第一定律的兩句話？
揭示物體的慣性，表明力的作用效果。
m — 抵抗“物體運動狀態變化”的本領
F — 迫使“物體運動狀態變化”的原因
a — 描述“物體運動狀態變化”的快慢
加速度與力、質量之間有什么樣的定量關系呢？
1．描述物體運動狀態的物理量是？什么情況下說明物體的運動狀態變了？你怎么理解加速度？
速度v；速度大小、方向改變時
加速度：描述物體速度變化快慢的物理量
2．根據自己經驗，物體加速度的大小跟哪些因素有關？可能有什么關系？我們用什么方法來探究加速度跟這些物理量的關系？
3.實驗時我們需要測量哪些物理量，怎么測量？測量的數據怎么處理？為什么？
物體的質量；物體受到作用力
控制變量法
m，a，F
4．小車運動過程中要受到木板給它的摩擦力，怎樣平衡這個摩擦力？又怎樣去驗證摩擦力被完全平衡了？在探究加速度與力、質量的關系的實驗中平衡了摩擦力后，改變重物的質量，或者是改變小車的質量，是否還需要重新平衡摩擦力呢
把木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復移動
其位置，使小車在不掛槽碼的情況下，能拖動紙
帶沿木板做勻速直線運動
Gcosθ
Gsinθ
G
θ
θ
FN
Ff
5．實驗結論：
物體的加速度與物體的 成反比，與物體 成正比。
交流電源
打點計時器
軌道
紙帶、復寫紙
鉤碼
小車
刻度尺
其他：導線、細繩
槽碼
天平
實驗器材
【方案一】
用如圖所示的實驗裝置探究小車的加速度與小車受力、小車質量之間的關系。
保持小車質量不變，測量小車在不同作用力下的加速度，分析加速度與力的關系.
【思考】
①對小車受力分析，讓小車受到的合力等于細繩的拉力，應該如何調整細繩，如何調整木板？調整木板時懸掛砝碼盤嗎？調整木板時紙帶穿過限位孔嗎？怎樣算調整好了？
②小車在細繩拉力作用下向左做勻加速直線運動，砝碼（包括砝碼盤）的運動狀態呢？
③細繩的拉力近似等于砝碼（包括砝碼盤）重力的條件？（本節課只要求記住，以后再推導）
④為了讓打點計時器在紙帶上打下適當多的點，打點計時器需要固定在什么位置？小車在什么位置釋放？
⑤如何利用紙帶求小車的加速度？還需要什么測量工具？
⑥改變小車所受拉力，多次進行實驗，那么如何改變小車所受的拉力呢？
⑦試敘述實驗操作步驟
1.用天平測出小車的質量。
2.安裝好實驗裝置，平衡摩擦力。
3.把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛槽碼，將車拉到打點計時器附近。
4.先打開計時器電源，再釋放小車，得到紙帶，并記下鉤碼重量。
5.改變槽碼的重量，重復以上的步驟幾次。
6.控制槽碼質量不變，改變小車質量，再測幾組數據。
7.設計表格，記錄實驗數據。
小車質量一定:加速度與力的關系
a/(m/s2) 0.20 0.40 0.61 0.79 0.97
F/N 0.14 0.28 0.43 0.55 0.58
a--F圖象是一條通過原點的直線通過得到的圖線，分析F一定時，a與F的關系是__________
a與F成正比
平衡摩擦力操作不當的三種情況：
(1)a圖線中，F≠0，a=0，知未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(斜面傾角偏小)；
(2)b圖線中，F =0，a≠0，知平衡摩擦力過度(斜面傾角偏大)；
(3)c圖線的斜率減小，知質量變大，可知未滿足鉤碼的質量遠小于小車的質量，即所掛鉤碼的質量太大。
2.用上面的實驗裝置，在保持小車受力不變的情況下，測量小車質量不同時的加速度，探究加速度與質量的關系.
【思考】
①如何保持小車所受拉力不變？
②如何改變小車的質量？
小車所受拉力一定:加速度與質量的關系
a/(m/s2) 1.08 0.89 0.73 0.56 0.44
m/kg 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50
a--m圖象是曲線
能說明a與m的定量關系嗎？
改畫_________圖
a--
a/(m/s2) 1.08 0.89 0.73 0.56 0.44
m/kg 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50
a-- 的圖像是一條通過原點的直線，分析F一定時，a與m
的關系是__________________
a與m成反比
【導思】在方案一中，我們為了探究加速度與其他量之間的關系，直接測出了加速度的大小，如果不直接測出加速度，我們能否找出加速度和合力、質量之間的定量關系呢？
方案二：圖甲中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細線，細線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動，然后同時停止。
【思考】①在安裝實驗裝置時，應調整滑輪的高度，使________________________________；在實驗時，為減小系統誤差，應使砝碼盤和砝碼的總質量________小車的質量
②本實驗能否通過比較兩小車的位移大小來比較兩小車加速度的大?。繛槭裁矗?br/>③探究m一定時，a與F的關系，如何控制變量？驗證什么關系？
細線與木板平行
遠小于
控制小車與車內砝碼總質量不變，小車加速度與其所受拉力成正比
④探究F一定時，a與m的關系，如何控制變量？驗證什么關系？
⑤某次實驗中獲得數據如下表所示：小車Ⅰ、Ⅱ的質量m均為200g
控制小車所受拉力不變，小車的加速度與其質量成反比
在第1次實驗中小車Ⅰ從圖乙中的A點運動到B點，請將測量結果填到表中空格處。通過分析，可知表中第 次實驗數據存在明顯錯誤，應舍棄。
請先在坐標紙上建立適當的坐標軸后描點作圖，然后根據所作的圖線總結加速度與力的關系：_____________
3
在質量不變時
小車加速度與拉力成正比
【例題】某同學用圖甲所示的實驗裝置探究小車的加速度a與質量m的關系。所用交變電流的頻率為50Hz。
（1）把木板的一側墊高，調節木板的傾斜程度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶勻速運動，這樣做的目的是為了______________________。
（2）圖乙是他某次實驗得到的紙帶，兩計數點間有四個點未畫出，部分實驗數據在圖中已標注。則紙帶的___________(填“左”或“右”)端與小車相連，小車的加速度是___________m/s2。
（3）保持小車所受的拉力不變，改變小車質量m，分別測得不同質量時小車加速度a的數據如表所示。請在圖丙的坐標紙中作出a- 圖像。根據a- 圖像可以得到的實驗結論是____________________________。
平衡摩擦力
左
0.51
在拉力不變時，小車的加速度與質量成反比
（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的定量關系：
2. F一定，加速度a與m的定量關系:
實驗結論
加速度與力、質量之間的關系：
課堂小結
思路與方法
平衡摩擦力
處理數據
測量的量
實驗過程
探究方法：控制變量法
探究思路：(1)m不變，測a、F；(2)F不變，測a、m；
測質量——天平
測力——彈簧測力計
測加速度——打點計時器

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