實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2

1、第四章第四章 牛頓運動定律牛頓運動定律動力學的奠基者動力學的奠基者 英國科學家牛頓英國科學家牛頓(1643-1727)1 1、牛頓第一定律正確揭示了運動和力的關(guān)系：牛頓第一定律正確揭示了運動和力的關(guān)系：2 2、牛頓第一定律是牛頓第一定律是理想定律理想定律3 3、慣性慣性力是力是改變改變物體運動狀態(tài)的原因物體運動狀態(tài)的原因力不是力不是維持維持物體運動的原因物體運動的原因不受力的物體是不存在的，不受力的物體是不存在的，不能用實驗來驗證不能用實驗來驗證。一切一切物體在物體在任何任何狀態(tài)下都有慣性狀態(tài)下都有慣性 慣性慣性只只與物體的與物體的質(zhì)量質(zhì)量有關(guān)有關(guān)回顧回顧: : 加速度加速度是描述是描述_的物

2、理量的物理量賽車為什么比普通小車加速快？賽車為什么比普通小車加速快？ 賽車動力強大，賽車動力強大，牽引力大牽引力大滿載的貨車滿載的貨車比比空空車車加速慢，原因又是什么呢？加速慢，原因又是什么呢？ 空車空車質(zhì)量小質(zhì)量小物體的加速度與什么有關(guān)物體的加速度與什么有關(guān)？定性判斷一下，是定性判斷一下，是怎樣的關(guān)系？怎樣的關(guān)系？ 受受力大，加速度大；質(zhì)量大，加速度小力大，加速度大；質(zhì)量大，加速度小 速度變化快慢速度變化快慢問題引入問題引入: :4.2 4.2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 加速度加速度a a與力與力F F和質(zhì)量和質(zhì)量m m都有關(guān)，我們是分都有關(guān)，我們是分

3、別研究還是一起研究？別研究還是一起研究？ 控制變量法控制變量法 1、控制、控制m相同，探討相同，探討加速度加速度a與與F的關(guān)系的關(guān)系2、控制、控制F相同，探討相同，探討加速度加速度a與與m的關(guān)系的關(guān)系 這種先控制一個參量不變，研究其余參這種先控制一個參量不變，研究其余參量之間變化關(guān)系的方法叫量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法控制變量法明確幾個問題明確幾個問題:2.如何由實驗得出結(jié)論如何由實驗得出結(jié)論?1.怎么設計這個實驗怎么設計這個實驗?1.測量哪些量測量哪些量?2.怎么測量怎么測量?數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：m不變時，不變時，a與與F關(guān)系；關(guān)系；F不變時，不變時，a與與m關(guān)系。關(guān)系。 a、F、m m

4、： a:F:天平天平求出物體所求出物體所受的合力受的合力打點計時器打點計時器（逐差法）（逐差法）x=aT2實驗設計實驗設計: 參考方案一參考方案一:用用打點計時器打點計時器探究探究小車小車:打點計時器打點計時器:測量小車運動過程中的加速度測量小車運動過程中的加速度鉤碼鉤碼:重力提供重力提供拉力（拉力（小車的小車的質(zhì)量遠遠大質(zhì)量遠遠大于鉤碼的質(zhì)量于鉤碼的質(zhì)量）研究對象研究對象,可用天平稱其質(zhì)量可用天平稱其質(zhì)量合力合力F=?GFNFf平衡摩擦力：平衡摩擦力： 前提：當前提：當小車小車的質(zhì)量遠遠大于的質(zhì)量遠遠大于鉤碼鉤碼的質(zhì)量時，鉤的質(zhì)量時，鉤碼重力碼重力近似近似等于繩子拉力，用以表示小車受到的合等

5、于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力外力FGG1FNfG1平衡摩擦力平衡摩擦力f。 當不掛鉤碼時小車牽引紙帶能做勻速運動即紙帶當不掛鉤碼時小車牽引紙帶能做勻速運動即紙帶上打出的點能夠均勻分布。上打出的點能夠均勻分布。實驗步驟實驗步驟:1.用天平測出小車的質(zhì)量。用天平測出小車的質(zhì)量。2.安裝好實驗裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿安裝好實驗裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。過計時器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質(zhì)量不變，用細線將鉤碼與小車相連（鉤控制小車質(zhì)量不變，用細線將鉤碼與小車相連（鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量），打開打點計時器

6、，釋放小碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量），打開打點計時器，釋放小車，測出一組數(shù)據(jù)。車，測出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質(zhì)量，多測幾組數(shù)據(jù)。改變鉤碼質(zhì)量，多測幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)?？刂沏^碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測幾組數(shù)據(jù)。6探究加速度與質(zhì)量力的關(guān)系探究加速度與質(zhì)量力的關(guān)系_標清標清.mp4例如：例如：a a與與F F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表. . (1)畫出畫出aF圖象圖象a a/(ms/(ms2 2) )1.981.984.064.065.955.958.128.12F F/N/N1.001.002.002.003.003.004.004.

7、00(2)(2)從圖象可判定：從圖象可判定：當當m m一定時，一定時，a a與與F F成成正比正比1、控制、控制m相同，探討相同，探討加速度加速度a與與F的關(guān)系的關(guān)系m m一定，一定， a Fa F；注意：注意： 因?qū)嶒炛胁豢杀苊獾爻霈F(xiàn)誤差，描出因?qū)嶒炛胁豢杀苊獾爻霈F(xiàn)誤差，描出的點不完全在一條直線上的點不完全在一條直線上 連線時應使直線過盡量多的點，連線時應使直線過盡量多的點，不在直不在直線上的點應大致對稱分布在直線兩側(cè)線上的點應大致對稱分布在直線兩側(cè)，離直，離直線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮線較遠的點應視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮 a a與與F F成正比，圖線是過成正比，圖線是過原點原點的直線

8、的直線例如：例如：a a與與m m的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表. . 實驗實驗次數(shù)次數(shù)加速度加速度a a/(ms/(ms2 2) )小車與砝碼小車與砝碼總質(zhì)量總質(zhì)量m m/kg/kg小車與砝碼小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)總質(zhì)量的倒數(shù)m m1 1/kg/kg1 11 10.290.290.200.205.05.02 20.250.250.250.254.04.03 30.220.220.300.303.33.34 40.180.180.350.352.92.95 50.160.160.400.402.52.52、控制、控制F相同，探討相同，探討加速度加速度a與與m的關(guān)系的關(guān)系(1)畫出畫出

9、a 圖象圖象m1(2)(2)從圖象可以判定：當從圖象可以判定：當F F一定時，一定時，a a與與m m成反比成反比F F一定，一定， a1/ma1/m五、誤差分析五、誤差分析1 1質(zhì)量的測量誤差、紙帶上打點計時器質(zhì)量的測量誤差、紙帶上打點計時器打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與打點間隔距離的測量誤差，拉線或紙帶不與木板平行等都會造成誤差木板平行等都會造成誤差2 2用小盤及砝碼的總重力代替小車受到用小盤及砝碼的總重力代替小車受到拉力，存在系統(tǒng)誤差拉力，存在系統(tǒng)誤差3 3平衡摩擦力不準造成誤差平衡摩擦力不準造成誤差2022-6-814實驗結(jié)論：實驗結(jié)論：m一定時，一定時，aFF一定時，一定時，

10、a1/m實驗原理實驗原理: :若物體作初速度為零的勻加速直線運動若物體作初速度為零的勻加速直線運動, ,則則: : 變形得變形得: : 在實驗中，我們讓兩個小車在實驗中，我們讓兩個小車同時運動同時同時運動同時停下停下, ,時間相同，則加速度的比值等于運動位時間相同，則加速度的比值等于運動位移的比值，即移的比值，即: :參考案例二參考案例二22txa 221atx 2121xxaa2022-6-816實驗設計二：實驗設計二： 設計對比實驗設計對比實驗設計方案設計方案保持小車保持小車質(zhì)量不變質(zhì)量不變不變不變保持力保持力NoImage光電門光電門1 1光電門光電門2 2擋光板擋光板xX & t方案三：方案三：利用氣墊導軌來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系利用氣墊導軌來探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva12