温故知新 力是改变物体运动状态的原因 运动状态变化 速度变化 加速度 质量是决定物体运动状态变化难易程度的唯一因素 跟力 质量有关 vCompany Logo 1 在书本上撒一些碎纸片 先用嘴轻轻地吹 再用力使劲吹 我们会观察到什么的现象 你能得到什么结论 2 在书本上撒一些小石子和一些碎纸片 用 力使劲吹 我们又会观察到什么的现象 又能 得到什么结论 结论 对某一物体而言 受到的力越大 其运动状态越容易改变 即加速度越大 结论 对不同物体而言 受到相同的力 质量 越小 其运动状态越容易改变 即加速度越大 vCompany Logo 加速度与力 物体的质量有什么定量的 关系 猜想 加速度与力成正比 加速度与质量成反比 结论1 对同一物体 受力越大 加速度越大 结论2 物体受力相同时 质量越大 加速度越小 vCompany Logo F1 F2m1 m2 mF1 mF2 m1 F m2F 控制变量法控制变量法 定性讨论定性讨论 猜测猜测 vCompany Logo 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 vCompany Logo 二 实验步骤 1 用天平测出小车的质量M 并把数值记录下来 2 按图4 2 4所示的装置把实验器材安装好 小车上 先不系绳 3 平衡摩擦力 在长木板不带定滑轮的一端下面垫 一木块 反复移动木块位置 直到轻推小车在斜面 上运动时可保持匀速直线运动为止 纸带上相邻点间 距相等 4 在小桶里放入适量的砂 通过细绳系在小车上 在 小车上加放适量的砝码 用天平测出小桶和砂的质量 m 记录下来 接通电源 放开小车 待打点计时器 在纸带上打好点后取下纸带 并设计表格如下 5 保持小车的质量不变 改变砂和小桶的质量 按步 骤4再做5次实验 6 在每条纸带上选取一段比较理想的部分 算出每 条纸带对应的加速度的值 填入表格中 7 用纵坐标表示加速度 横坐标表示作用力 根据 实验结果画出小车运动的a F图象 从而得出a F 的关系 三 误差分析 四 注意事项 1 实验中小车靠近打点计时器且应先接通电源后释放 小车 2 在平衡摩擦力时 不要悬挂小桶 但小车应连着 纸带且接通电源 用手轻轻地给小车一个初速度 如 果在纸带上打出的点的间隔均匀 表明小车受到的阻 力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡 3 改变砂的质量过程中 要始终保证砂桶 包括砂 的 质量远小于小车的质量 4 作图时应使所作的直线通过尽可能多的点 不在直 线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧 但若 遇到个别偏离较远的点可舍去 方案二 以两只小车 一端带滑轮的长木 板 粗线 砝码 钩码 天平 刻度尺 宽口夹子为实验器材 研究小车的运动 vCompany Logo 探探 究究 方方 案案 质量保 持不变 合外 力保 持不 变 vCompany Logo 实验结论 注意 这里的力指的是物体所受的合外力 1 m一定 加速度a与F的定量关系 2 F一定 加速度a与m的定量关系 vCompany Logo F ma 物体加速度的大小跟它受到的作用力成正 比 跟它的质量成反比 加速度的方向跟 作用力的方向相同 找到规律 牛顿第二定律 F kma 归纳法 vCompany Logo 例1 用如图4 2 5所示的装置研究在作用力F一定时 小车的加 速度a与小车质量M的关系 某位同学设计的实验步骤如下 A 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 B 按图装好实验器材 C 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶 D 将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量 E 保持小桶及其中砂子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录 每次增加后的M值 重复上述实验 F 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 G 作a M关系图象 并由图象确定a M关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在 步 实验之后 2 在上述步骤中 有错误的是 应把 改为 3 在上述步骤中 处理不恰当的是 应把 改为 图4 2 5 A 用天平称出小车和小桶及内部所装 砂子的质量 B 按图装好实验器材 C 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬 挂砂桶 D 将电磁打点计时器接在6 V电压的 蓄电池上 接通电源 放开小车 打点 计时器在纸带上打下一系列点 并在纸 带上标明小车质量 E 保持小桶及其中砂子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每次增 加后的M值 重复上述实验 F 分析每条纸带 测量并计算出加速 度的值 G 作a M关系图象 并由图象确定a M关系 必须平衡摩擦力 交流电 例1 用如图4 2 5所示的装置研究在作用力F一定时 小车的加速度 a与小车质量M的关系 某位同学设计的实验步骤如下 A 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量 B 按图装好实验器材 C 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶 D 将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上 接通电源 放开小车 打点计时器在纸带上打下一系列点 并在纸带上标明小车质量 E 保持小桶及其中砂子的质量不变 增加小车上的砝码个数 并记录每 次增加后的M值 重复上述实验 F 分析每条纸带 测量并计算出加速度的值 G 作a M关系图象 并由图象确定a M关系 1 该同学漏掉的重要实验步骤是 该步骤应排在 步实验 之后 2 在上述步骤中 有错误的是 应把 改为 3 在上述步骤中 处理不恰当的是 应把 改为 图4 2 5 平衡摩擦力 B 步骤D 6 V电压的蓄电池 6 V以下交流电压的学生电源 步骤G a M 例2 在 探究加速度与力 质量 的关系 活动中 某小组设计了如图4 2 6所示的实验装置 图中上下两层水平 轨道表面光滑 两小车前端系上细线 细线跨过滑轮并挂上砝码盘 两小车尾 部细线连到控制装置上 实验时通过控 制装置使两小车同时开始运动 然后同 时停止 1 在安装实验装置时 应调整滑轮的 高度 使 为 减小系统误差 应使砝码盘和砝码的总 质量 选填 远大于 远小于 或 等于 小车的质量 2 本实验通过比较两小车的位移来比 较小车加速度的大小 能这样比较 是 因为 图4 2 6 平行 细线与轨道平行 或水平 远小于 整体 小车 两小车从静止开始做匀加速直线运动 运动时间相等 3 实验中获得数据如下表所示 小车 的质量均为200 g 在第1次实验中小车 从A点运动到B点的 位移如图4 2 7所示 请将测量结果填 到表中空格处 通过分析 可知表中第 次实验数据存在明显错误 应舍弃 图4 2 7 0 50 cm 23 86 cm 23 36 对比数据 3 例3 探究加速度与力 质量的关系 的实验装置如 图4 2 8甲所示 1 在平衡小车与桌面之间摩 擦力的过程中 打出了一条 纸带如图4 2 8乙所示 计时器打点的时间间隔为 0 02 s 从比较清晰的点起 每5个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加速度大小a m s2 结果保留两 位有效数字 图4 2 8 T 0 1 s x1 3 52 cm x2 3 68 cm x3 3 83 cm x2 x1 a1T2 x3 x2 a2T2 0 16 2 平衡摩擦力后 将5个相同 的砝码都放在小车上 挂上砝 码盘 然后每次从小车上取一 个砝码添加到砝码盘中 测量 小车的加速度 小车的加速度 a与砝码盘中砝码总重力F的实 验数据如下表 请根据实验数据在图4 2 9 中作出a F的关系图象 3 根据提供的实验数据作出的 a F图线不通过原点 请说明 主要原因 图4 2 9 砝码盘中砝码总重力F N 0 196 0 392 0 5880 784 0 980 加速度a m s 2 0 69 1 18 1 66 2 18 2 70 砝码盘的重力为F0 截距 0 40 81 2 1 0 2 0 3 0 借题发挥 实验中作出的a F图象有时不过原点 主要原因是 实验中没有考虑砝码托盘的质量 误将砝码的重力等 于拉力F 或是平衡摩擦力时垫得太高了 会出现图 象甲的情况 砝码托盘的重力或平衡摩擦过度的力 实验中没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不充分 会出现图 象乙的情况 摩擦力或平衡摩擦不足部分 在探究加速度与力 质量的关系实验 中 小车及车中砝码的质量用M表示 盘及盘中砝码的质量用m表示 小车的 加速度可由小车后拖动的纸带打上的点 计算出 1 当M与m的大小关系满足 时 才可以认为绳对小车的拉力大小等于 盘及盘中砝码的重力 2 一组同学在做加速度与质量的关系实 验时 保持盘及盘中砝码的质量一定 改变小车及车中砝码的质量 测出相应 的加速度 采用图象法处理数据 为了 比较容易地观测加速度a与质量M的关系 应该做a与 的图象 整体 小车 3 乙 丙同学用同一装置做实验 画出了各自得到 的a 图线如图4 2 11所示 两个同学做实验 时的盘及盘中砝码的质量m乙 填 大于 小 于 或 等于 m丙 图4 2 11 斜率 大于