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1、1、牛顿第一定律:,2、牛一定律阐述了哪几个方面的含义?,3、惯性体现物体运动状态改变的难易程度,其大小由什么决定?,4、运动状态由哪个物理量来描述?,5、体现运动状态改变即速度的变化快慢的物理量是什么?,复习:,2,物体运动状态的改变指的是物体的速度发生了变化,也就是说物体具有了加速度。,运动状态变化,速度变化,加速度,力,力是产生加速度的原因,第四章 牛顿运动定律,2 实验:探究加速度与力、质量的关系,4,在光滑的水平面上的静止物体受水平拉力作用,分析比较图中的四种情形,回答下列问题:,问题1:物体运动状态改变快慢取决于哪些因素?定性关系如何?并试着列举生活中的例子说明。,事实说明:m 一
2、定时,F 大,加速度大F 一定时,m 大,加速度小,问题2:力越大,加速度越大 aF,aF2,aF3? 质量越小,加速度越大 a,a,,a,问题3:研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系,应当采用什么方法进行研究?,控制变量法,基于大自然是简单的原则,实验设计:,问题1选取什么物理为研究对象?怎样控制和测量物体的质量?问题2如何施加并测量物体所受的外力?问题3怎样测算物体的加速度? xat2 xaT 2 初步方案:,钩码(或砝码及砝码盘)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m,实验设计:方案1,问题3:当我们按住小车时,细绳拉力F等
3、于重物的所受的重力G?而当我们放开小车后,小车做什么运动?此时,上述二力还相等?,实验设计:方案1,F,F,G,当我们按住小车时,细绳拉力F等于重物的所受的重力G;而当我们放开小车后,小车做匀加速直线运动;此时,上述二力不相等。,实验设计:方案1,F,F,G,问题4:当加速度比较大还是比较小时,我们可以近似认为细绳拉力F等于重物的所受的重力G?由此造成的误差是偶然误差还是系统误差?,当加速度比较小时,我们可以近似认为细绳拉力F等于重物的所受的重力G;由此造成的误差是系统误差。,实验设计:方案1,F,F,G,问题5:若要使小车的加速度会比较小,小车总质量M应该远大于还是远小于重物总质量m?,若要
4、使小车的加速度会比较小,小车总质量M应该远大于重物总质量m?,问题6:试对小车受力分析,讨论细绳的拉力F是不是小车受的合力吗?,实验设计:方案1,问题7:我们必须要使细绳的拉力F成为小车受到的合力,否则还要计算滑动摩擦力,使问题复杂化,那么怎样抵消摩擦力的影响呢?(提示:物体受到的各个力都会影响小车的运动),将木板不带滑轮的一端适当垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力G1与摩擦力f平衡。,实验设计:方案1,G,G1,FN,f,G1平衡摩擦力f。,问题8:怎么判断小车已经平衡好摩擦力?,将木板不带滑轮的一端适当垫高,不挂重物,给小车一定的初速度,小车拖动纸带运动,打点计时器在纸带上打点,观察点距是
5、否相等。,问题9:怎样研究加速度与力、质量的定量关系? 保持小车的质量M一定,改变拉力F,分析加速度a与拉力F的关系; 保持拉力F一定,改变小车的质量M,分析加速度a与小车质量M的关系; 控制变量法,实验设计:方案1,实验研究,一、加速度与力的关系的研究1. 研究方法:保持M不变,分析a 随F (m)的变化2. 数据采集:3. 数据处理:方法一、计算法方法二、图象法4. 结论:质量一定时,加速度与力的大小成正比,表一:小车质量不变 M0.4kg,0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.48 0.70 0.91 1.11 1.30,实验研究,二、加速度与质量的关系 1. 研究方法:
6、保持F (m)不变,分析a 随M的变化2. 数据采集:3. 数据处理:思考:用图象法研究aM的关系时,图线是一条曲线,不易判定图象的性质,如何利用图象法直观的得出加速度与质量成反比的结论?4. 结论:力的大小一定时,加速度与质量成反比,表二:拉力不变 m30g,0.20 0.25 0.30 0.40 0.50 1.30 1.07 0.91 0.70 0.57,2018/9/4,实验设计:方案2,质量保持不变,合外力保持不变,2018/9/4,1、控制m相同,探讨加速度a与F的关系,F1, F2,在相同的时间内:,x1= a1t2,x2 = a2t2,a1/ a2=x1/x2,测量出x1 、x2
7、,2、控制F相同,探讨加速度a与m的关系,实验设计:方案2,2018/9/4,探究加速度与力的关系,保持物体的质量不变,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,位移x1/cm,位移x2/cm,(M+m2)/g (表示F2大小),盘中砝码质量m2/g,300 0 10,50,20,30,40,60,盘中砝码质量m1/g,(M+m1)/g (表示F1大小),70,2018/9/4,探究加速度与力的关系,F,a,2018/9/4,探究加速度与质量的关系,(M+m1)/g,(M+m2)/g,保持物体所受的力相同,测量不同质量的物体在该力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系,300 6
8、 50,车上砝码质量m1/g,位移x1/cm,100,50,150,200,250,车上砝码质量m2/g,位移x2/cm,小车1质量M1,小车2质量M2,300,2018/9/4,探究加速度与质量的关系,M2 / M1,M1 / M2,a,小 结:,1、实验的研究方法 控制变量法 2、实验的注意事项 平衡摩擦力 m M 3、数据的处理方法 图像法要点:设法使图线成一条(过原点的)直线 4、实验结论 质量一定时,加速度与力的大小成正比 力的大小一定时,加速度与质量成反比,实验反思,本实验中,我们认为细线对小车的拉力等于托盘和砝码的总重量。 请根据力和运动的关系分析,小车的拉力等于托盘和砝码的总重
9、量的条件是什么?答:托盘和砝码处于静止或匀速直线运动状态当托盘向下加速运动时,拉力 Fmg 怎样才能使小车的拉力近似等于托盘和砝码的总重量?答:加速度越大,拉力 F与mg相差越大托盘和砝码的质量m远小于小车的质量M,典型例题,1、关于本节课的实验操作,下列说法中符合实际的是 ( )A、通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究,归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B、通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C、通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系 D先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变小
10、车受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系,D,2018/9/4,2、在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时, 某学生将实验装置如图所示安装,准备接通电源后开始做实验,但他的装置图中有两个明显的错误,请你指出来:,(1),(2),没有平衡摩擦力,打点计时器应使用低压交流电源,2、在做实验时,首先要细心地调整装置,以使小车做匀速运动,然后才进行实验,这样做的目的何在?,6、甲、乙两同学在“探究加速度与合外力F的关系”时,分别得到下图所示的图象,这说明了什么?,实验反思,本实验中运用控制变量法分别研究加速度与力、质量的关系。由前面的分析可看出,我们改变拉力或改变小车质量时,只需求出加速度的比值,就可以研究加速度a与拉力F或小车质量M的关系。,