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(共24張PPT)
2 探究加速度與力、質量的關系
思考：
？
物體運動狀態發生改變
速度發生改變
加速度
指
產生
與力和質量有關

法拉利F2003-GA賽車與著名戰斗機“颶風2000”的一場 “巔峰對決”
第 章 牛頓運動定律
四
思考與討論
如果你是賽車的設計師你會作什么樣的改進讓賽車啟動更快
加速度與力、物體的質量有什么定量的關系？
猜想與假設：
猜想：加速度與力成正比
加速度與質量成反比。
制定計劃
設計實驗：
怎樣才能探究出加速度、力、質量三個變量之間的關系
控制變量法:
保持質量不變,研究加速度與力的關系；保持力不變,研究加速度與質量的關系。
猜想與假設
實驗驗證
思考：如何設計實驗
事實是不是這樣呢？
m一定， a∝ F；
F一定， a∝1/m。
明確幾個問題:
2.如何由實驗得出結論
1.怎么設計這個實驗
1.測量哪些量
2.怎么測量
數據處理：
m不變時，a與F關系；
F不變時，a與m關系。
a、F、m
m：
a:
F:
天平
求出物體所
受的合力
實驗方案討論
方案一：小車、打點計時器、紙帶、一端帶滑輪的長木板、細線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平為器材，研究小車運動。
用天平測出小車的質量m
從打點計時器打出的紙帶計算出小車的加速度a
砝碼的總重力G當作小車受到的拉力F
思考：小車在運動方向上受幾個力的作用？細繩對小車的拉力等于小車所受的合力嗎？
平衡摩擦力：
G
G1
FN
f
G1平衡摩擦力f。
判斷標準：輕推小車，小車在沒有小盤（及砝碼）牽引時能沿長木板做勻速運動（從打點計時器點跡均勻判斷）
小車
紙 帶
○○
打點計時器
電源
砝碼
□
改進后的實驗裝置圖：
把木板一端墊高，平衡摩擦力
2、怎樣提供并測量物體所受的恒力F（合外力）
m
增減砝碼及盤的質量以改變F
當鉤碼質量遠小于小車的質量時，
近似認為小車所受拉力等于鉤碼的重力！
水平面
思考1：小車所受拉力等于砝碼及盤的重力嗎？
近似：
鉤碼重力近似等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力F
保持物體的質量不變，測量物體在不同的力作用下的加速度，分析加速度與力的關系
小車質量M= g,小車上鉤碼質量m= g,小盤質量M’= g 次數 小車1 小車2
1
2
3
4
5
位移x1/cm
位移x2/cm
(M’+m’2)/g (表示F2大小)
盤中砝碼質量m’2/g
300 0 10
50
20
30
40
60
盤中砝碼質量m’1/g
(M’+m’1)/g (表示F1大小)
70
探究加速度與力的關系
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
當小車質量不變時 次數 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
數據處理：加速度與力的關系
如何更直觀地處理數據？
加速度與力成正比
小車質量M= g,小盤質量M’= g,盤中砝碼質量m’= g 次數 小車1 小車2
1
2
3
4
5
(M+m1)/g
(M+m2)/g
保持物體所受的力相同，測量不同質量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質量的關系
300 6 50
車上鉤碼質量m1/g
位移x1/cm
100
50
150
200
250
車上鉤碼質量m2/g
位移x2/cm
小車1質量M1
小車2質量M2
300
探究加速度與質量的關系
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
當拉力不變時 次數 m/kg a/m ·s -2
1
2
3
4
5
數據處理：加速度與質量的關系
/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
加速度與質量成反比
實驗后反思總結
一.平衡摩擦力時，不把懸掛重物用細繩通過定滑輪系在小車上，即不對小車施加拉力。在木板無滑輪的一端下面墊一薄木塊，反復移動其位置，直到拖在小車后面的紙帶上打出的點距均勻為止。
二.實驗時，應先接通電源，待打點計時器工作穩定后再放開小車
三.實驗要求重物的質量遠小于小車的質量，因為只有這樣，細繩對小車的拉力才近似等于重物的重力。
小車
小車
夾子
Ｆ
Ｆ
方案二：
課本上參考案例中的實驗方案
由于兩小同時啟動、同時停止,故運動時間相同
方案二：兩小車對比
砝碼
F1　
參照小車m
實驗小車m　
砝碼
F2　
1、平衡摩擦：使小車在不放砝碼時近似做勻速
直線運動。
2、桶和砝碼的質量要比小車的質量小很多。
方案三：利用氣墊導道
該方案儀器精密，是很好的方案，測量結果精確。
氣墊導軌裝置
光電門
數字計時器
光電門1
光電門2
擋光板
△x
X t
利用氣墊導軌來探究加速度與力、質量的關系

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