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1、第四章 牛顿运动定律 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系实验：探究加速度与力、质量的关系物体运动状态的改变即速度的改变即物体具有了加速度物体运动状态的改变即速度的改变即物体具有了加速度由牛顿第一定律可知由牛顿第一定律可知力力是改变物体运动状态的的原因是改变物体运动状态的的原因什么叫物体运动状态的改变？物体运动状态改变的原因是什么？什么叫物体运动状态的改变？物体运动状态改变的原因是什么？由此可知加速度与由此可知加速度与外力外力有关，那加速度还与什么有关呢？如图，有关，那加速度还与什么有关呢？如图，当我们用同样的外力推空车和推满载的车时有什么区别？当我们用同样的外力推空车和推满载的车时有什么
2、区别？空车更容易被推动空车更容易被推动由此可猜想加速度还与质量有关由此可猜想加速度还与质量有关那加速度与质量以及外力又有那加速度与质量以及外力又有什么具体关系呢？什么具体关系呢？探究加速度与力、质量的关探究加速度与力、质量的关系系一、实验器材：一、实验器材： 小车、打点计时器、交流电源、纸带、小车、打点计时器、交流电源、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩一端带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、码、刻度尺、天平天平二、实验装置图二、实验装置图三、实验内容三、实验内容控制变量法控制变量法控制小车质量不变，改变小车所受的力（合外力）控制小车质量不变，改变小车所受的力（合外力），研究加速度
3、与合外力之间的关系。，研究加速度与合外力之间的关系。控制小车所受的力（合外力）不变，改变小车的质量，控制小车所受的力（合外力）不变，改变小车的质量，研究加速度与质量之间的关系。研究加速度与质量之间的关系。（一）实验方法（一）实验方法当我们研究多个物理量之间的关系的时候，往往先研究当我们研究多个物理量之间的关系的时候，往往先研究期中两个物理量之间的关系，而把剩余的物理量控制成期中两个物理量之间的关系，而把剩余的物理量控制成恒定不变的常数，这种研究方法叫做恒定不变的常数，这种研究方法叫做控制变量法控制变量法（二）测量数据（二）测量数据1.小车所受的力（合外力）小车所受的力（合外力）2.小车的质量：
4、天平小车的质量：天平3.小车的加速度：纸带小车的加速度：纸带问：如何求小车所受的合外力？问：如何求小车所受的合外力？假设钩码的质量为假设钩码的质量为m，小车的质量为，小车的质量为M，小车受到的阻，小车受到的阻力为力为f，求小车所受的合外力？，求小车所受的合外力？问问（1）小车受到的阻力小车受到的阻力f如何求出？怎么处理？如何求出？怎么处理？ （2）钩码向下做加速运动，绳中的拉力是否等于钩码的重力？）钩码向下做加速运动，绳中的拉力是否等于钩码的重力？问：如何来平衡摩擦力？ 将小车与钩码连接的绳解开，将长木板倾斜一将小车与钩码连接的绳解开，将长木板倾斜一定角度定角度，轻推让小车沿着斜面向下做匀速直
5、，轻推让小车沿着斜面向下做匀速直线运动，此时小车重力沿斜面向下的分力等于线运动，此时小车重力沿斜面向下的分力等于小车所受的阻力小车所受的阻力注意：平衡摩擦力时，除不给小车注意：平衡摩擦力时，除不给小车施加牵引力外，其他条件应控制在施加牵引力外，其他条件应控制在与正常实验时一样，且只需平衡一次与正常实验时一样，且只需平衡一次即可，以后改变小车质量或者改变即可，以后改变小车质量或者改变牵引力大小时，不需要从新平衡摩擦力牵引力大小时，不需要从新平衡摩擦力问：绳子的拉力等于钩码的重力吗？为什么？问：绳子的拉力等于钩码的重力吗？为什么？ 不等于！因为钩码向下加速，所以绳不等于！因为钩码向下加速，所以绳子
6、的拉力小于钩码的重力。子的拉力小于钩码的重力。 问：什么情况下钩码重力可以近似等问：什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力即小车所受的合外力？于绳子拉力即小车所受的合外力？ 当小车及车内砝码的质量远大于钩码的质量，当小车及车内砝码的质量远大于钩码的质量，绳子的拉力近似等于钩码的重力，即小车受绳子的拉力近似等于钩码的重力，即小车受到合外力近似等于钩码的重力。到合外力近似等于钩码的重力。 A、探究加速度与合外力的关系、探究加速度与合外力的关系 实验基本思路：实验基本思路：保持物体的质量不变，保持物体的质量不变， 测量物体在不同的合力测量物体在不同的合力 作用下物体的加速度，作用下物体的加速度， 分
7、析加速度与合外力分析加速度与合外力 的关系。的关系。 （三）实验过程（三）实验过程实验数据的记录处理：实验数据的记录处理： Fa0a与与F成正比成正比实验次数实验次数实验数据实验数据12345Fam= ? KgB、加速度与质量的关系、加速度与质量的关系 :实验的基本思路：实验的基本思路：保持物体所受的合外 力相同，测量不同质 量的物体在该力的作 用下的加速度，分析 加速度与质量的关系。 实验数据记录处理：实验数据记录处理： ma0a 与1/m成正比成正比1/ma0实验次数实验次数实验数据实验数据12345amF=? N当堂训练当堂训练1、在、在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的
8、关系”的实验中，下列说的实验中，下列说法正确的是（法正确的是（ ）A、平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上、平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上B、实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶、实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小桶 的质量的质量C、实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车、实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，若描出相应的点在一条直线上，则可证内砝码的总质量，若描出相应的点在一条直线上，则可证明加速度与质量成反比明加速度与质量成反比D、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过 程中纸带也要受到阻力程中纸带也要受到阻力BD2、某同学在实验数据处理中，画出如图所示的图像、某同学在实验数据处理中，画出如图所示的图像a.A图线不通过坐标原点的原因是：图线不通过坐标原点的原因是：b.A图线上部弯曲的原因是：图线上部弯曲的原因是：c.甲同学根据测量数据做出的甲同学根据测量数据做出的aF图线，说明实验存在的图线，说明实验存在的问题是问题是 平衡摩擦力时木板倾角过大平衡摩擦力时木板倾角过大没有平衡摩擦力或平衡不够没有平衡摩擦力或平衡不够 未满足钩码质量未满足钩码质量m远小于小车质量远小于小车质量M
