实验：探究加速度与力、质量的关系人教版高中物理必修人教版高中物理必修1第第四章四章 牛顿运动定律牛顿运动定律物体的加速度物体的加速度a 可能和哪些因素有关？可能和哪些因素有关？mF1mF2F1F2m2Fm1m2m1F结论：当物体质量一定时，物体的加速度随着力的增大而增大。结论：当力的大小一定时，物体的加速度随着质量的增大而减小。思考思考这里的力指的是物体所受的合外力这里的力指的是物体所受的合外力物理方法：控制变量法方案：方案：以小车、一端带滑轮的长木板、粗以小车、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。子为实验器材，研究小车的运动。实实验验方方案案注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的注意：只有当盘和砝码的质量要比小车的质量小得多时，小车所受拉力才近似等于质量小得多时，小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力。盘和砝码的总重力。1.1.怎样测量（或比较）物体的加速度？怎样测量（或比较）物体的加速度？2.2.怎样提供和测量物体所受的拉力怎样提供和测量物体所受的拉力F ？实实验验方方案案质量保质量保持不变持不变合外合外力保力保持不持不变变探探究究加加速速度度与与力力的的关关系系保持物体的保持物体的质量不变质量不变，测量物体在不同的力，测量物体在不同的力作用下的加速度，分析加速度与力的关系作用下的加速度，分析加速度与力的关系小车质量小车质量M=M= g,g,小车上砝码质量小车上砝码质量m=m= g,g,小盘质量小盘质量M=M= g g次次数数小车小车1 1小车小车2 212345位移位移x x1 1/cm/cm位移位移x x2 2/cm/cm(M+m(M+m2 2)/g ()/g (表示表示F F2 2大小大小) )盘中砝码盘中砝码质量质量mm2 2/g/g300 0 10 5020304060盘中砝码盘中砝码质量质量mm1 1/g/g(M+m(M+m1 1)/g ()/g (表示表示F F1 1大小大小) )70F2 / / F1x2 /x10次数1234探探究究加加速速度度与与力力的的关关系系x2x1F2F1Faa1a2探探究究加加速速度度与与质质量量的的关关系系小车质量小车质量M=M= g,g,小盘质量小盘质量M=M= g,g,盘中砝码质量盘中砝码质量m=m= g g次次数数小车小车1 1小车小车2 212345(M+m(M+m1 1) )/g/g(M+m(M+m2 2) )/g/g保持物体所受的保持物体所受的力相同力相同，测量不同质量的物，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系量的关系 300 6 50车上砝码车上砝码质量质量m m1 1/g/g位移位移x x1 1/cm/cm10050150200250车上砝码车上砝码质量质量m m2 2/g/g位移位移x x2 2/cm/cm小车小车1 1质量质量M M1 1小车小车2 2质量质量M M2 2300x2 /x10探探究究加加速速度度与与质质量量的的关关系系次数1234M2 / / M1x2x1M2M1M1 / / M2M1M2am1a1a2方案二：方案二：小车、打点计时器、纸带、小车、打点计时器、纸带、一端一端带滑轮的带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平为器材，研究小车运动。度尺、天平为器材，研究小车运动。方案三：方案三：小车、一端带滑轮的长木板、细小车、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码。利用频闪照相，拍下小线、砝码、钩码。利用频闪照相，拍下小车运动情况进行分析，求出加速度车运动情况进行分析，求出加速度a 。其其他他方方案案钩码的总重力G当作小车受到的拉力F从打点计时器打出的纸带计算出小车的加速度a用天平测出小车的质量mF/ / Na/ms -20.150.300.450.600.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5当小当小车质车质量不量不变时变时次数次数F/Na/m s -2123450.10 0.1460.20 0.3020.30 0.4280.40 0.5920.50 0.751数数据据处处理理：加加速速度度与与力力的的关关系系如何更直如何更直如何更直如何更直观地处理观地处理观地处理观地处理数据？数据？数据？数据？实验结论：物体的质量不变时，加速实验结论：物体的质量不变时，加速度与物体所受合力成正比。度与物体所受合力成正比。实实验验结结论论：加加速速度度与与力力的的关关系系m/ / kga/ms -20.20.40.60.81.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2当当拉拉力力不不变变时时次数次数 m/kga/m s -212345数数据据处处理理：加加速速度度与与质质量量的的关关系系0.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.290a/ms -20.20.40.60.81.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg -1m1当当拉拉力力不不变变时时次数次数 m/kga/m s -212345/kg -12.502.001.331.000.830.400 0.8610.500 0.6920.750 0.4701.000 0.3521.200 0.290实验结论：物体所受合力不变时，加速度与物体的质量成反比。实实验验结结论论：加加速速度度与与质质量量的的关关系系问问题题思思考考1.钩码的总重力G与小车受到的拉力F大小相等吗？2.小车受到的拉力F等于小车受到的合力吗？小车受到的拉力F略小于钩码的总重力G。解决方法：钩码改用砂桶，使砂桶质量远小于小车质量。小车受到的拉力F略大于小车受到的合力。解决方法：平衡摩擦力。