高一物理必修一探究加速度与力、质量的关系-PPT.ppt

2物理必修1 第四章 牛顿运动定律力是维持物体运动的原因吗力是维持物体运动的原因吗?力的作用是什么力的作用是什么?力的作用是改变物体的运动状态力的作用是改变物体的运动状态描述物体运动状态的物理量是描述物体运动状态的物理量是:速度速度运动状态变化的快慢实质就是速度变化的快慢运动状态变化的快慢实质就是速度变化的快慢用什么物理量来描述运动状态变化的快慢用什么物理量来描述运动状态变化的快慢?加速度加速度复习思考复习思考复习思考复习思考2实验实验实验实验:探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第一定律牛顿第一定律从牛顿第一定律你能做出那些思考？从牛顿第一定律你能做出那些思考？从牛顿第一定律你能做出那些思考？从牛顿第一定律你能做出那些思考？物体运动状态改变的原因是什么物体运动状态改变的原因是什么物体运动状态改变的原因是什么物体运动状态改变的原因是什么运动状态变化运动状态变化速度变化速度变化加速度加速度力力迫使迫使迫使迫使迫使迫使表现为表现为表现为表现为表现为表现为产生产生产生产生产生产生产生产生产生产生产生产生力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因物体的加速度与什么因素有关物体的加速度与什么因素有关?第第 章章 牛牛顿顿运运动动定定律律四四思考与讨论思考与讨论 如果你是法拉利赛车的设计师你会作什么样的如果你是法拉利赛车的设计师你会作什么样的改进让赛车启动更快改进让赛车启动更快?演示强大的发动机强大的发动机,提供很大的牵引力提供很大的牵引力尽量轻的车身尽量轻的车身物体的加速度物体的加速度a a 可能和哪些因素有关可能和哪些因素有关?思思考考mF1mF2F1F2m2Fm m1 1mm2 2m1F结论：当物体质结论：当物体质量一定时，物体量一定时，物体的加速度随着力的加速度随着力的增大而增大。的增大而增大。结论：当力一定结论：当力一定时，物体的加速时，物体的加速度随着质量的增度随着质量的增大而减小。大而减小。注意：这里的力指的是物体所受的合力注意：这里的力指的是物体所受的合力加速度加速度a与力与力F、质量、质量m存在怎样的定量关系呢存在怎样的定量关系呢?应该采用什么样的物理方法应该采用什么样的物理方法 来研究来研究 a与与F、m的定量关系呢的定量关系呢?保持保持m不变，研究不变，研究a 与与F的关系的关系;保持保持F不变，研究不变，研究a与与m的关系。的关系。问题问题3：质量、力与加速度分别如何测量？质量、力与加速度分别如何测量？质量质量天平天平 力力钩码重力（近似）钩码重力（近似）加速度？加速度？怎样来比较物体运动的加速度的大小呢？怎样来比较物体运动的加速度的大小呢？研究对象小车的加速度研究对象小车的加速度a是根据初速度是根据初速度为零的匀加速直线运动公式为零的匀加速直线运动公式X=at2/2，t相相同时，通过比较同时，通过比较X的大小来比较的大小来比较a的大小的大小若若vo=0 由由x=at2/2 有：有：a1/a2=x1/x2方案一：以小车、一端带滑轮的长木板、方案一：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。夹子为实验器材，研究小车的运动。实实验验方方案案注意注意:只有当盘和砝码的总质量远小只有当盘和砝码的总质量远小于小车的质量时于小车的质量时,小车所受拉力才近小车所受拉力才近似等于盘和砝码的总重力似等于盘和砝码的总重力.实实验验方方案案保持保持 m不变不变保持保持 F不变不变小车1小车2次数拉车砝码（g）位移x1/cm拉车砝码（g）位移x2/cm12345供参考二：小车1小车2次数小车质量（g）位移x1/cm小车质量（g）位移x2/cm12345供参考二：F F2 2/F F1 1x x2 2/x x1 10 0次数1234探探究究加加速速度度与与力力的的关关系系x x2 2x x1 1F F2 2F F1 1F Fa aa a1 1a a2 2x x2 2/x x1 10 0探探究究加加速速度度与与质质量量的的关关系系次数1234MM2 2/MM1 1x x2 2x x1 1MM2 2MM1 1MM1 1/MM2 2MM1 1MM2 2a am m1 1a a1 1a a2 2实验探究实验探究实验探究实验探究加速度加速度加速度加速度 a a 与合外力与合外力与合外力与合外力 F F 的关系的关系的关系的关系实验设计实验设计保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加保持物体质量不变，改变物体所受外力，分析加速度速度速度速度速度速度 a a a 与外力与外力与外力与外力与外力与外力 F F F 的关系的关系的关系的关系的关系的关系控制变量控制变量控制变量控制变量控制变量控制变量1 1 1装置设计装置设计装置设计装置设计装置设计装置设计2 2 2纸带纸带纸带纸带纸带纸带小车小车小车小车小车小车托盘托盘托盘托盘托盘托盘问题问题1如何测量加速度？如何测量加速度？如何测量加速度？如何测量加速度？问题问题2如何测量小车受到的拉力？如何测量小车受到的拉力？如何测量小车受到的拉力？如何测量小车受到的拉力？问题问题3如何减小摩擦力的影响？如何减小摩擦力的影响？如何减小摩擦力的影响？如何减小摩擦力的影响？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。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m小车小车次数拉车砝码（g）加速度a(m/s2)小车质量(g)加速度a(m/s2)12345供参考二：气垫导轨装置气垫导轨装置你是否还有其他的实验方案你是否还有其他的实验方案?当钩码的质量远小于小车当钩码的质量远小于小车的质量时，小车与木板间的质量时，小车与木板间的摩擦阻力就不能忽略了的摩擦阻力就不能忽略了,这个问题如何解决？这个问题如何解决？F Fa a0 0某同学根据测量数据画出某同学根据测量数据画出a-F图图线，表明实验中的问题是线，表明实验中的问题是:没有平衡掉摩擦力没有平衡掉摩擦力F Fa a0 0a a0 0m mm m1 11、要平衡小车的摩擦力、要平衡小车的摩擦力;2、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量、拉小车的钩码质量应远小于小车的质量;3、图象法处理实验数据技巧、图象法处理实验数据技巧.加速度a与所受合力F的定量关系实验：实验：保持两小车的质量保持两小车的质量m相等，改变拉力（如相等，改变拉力（如F1为为F2两倍）比较其在相等时间两倍）比较其在相等时间t内通过的位内通过的位移移S1和和S2。结论：结论：相等时间相等时间t内内S1为为S2两倍即：两倍即：a1为为a2两倍两倍 加速度a与质量m的定量关系实验：实验：保持两小车的拉力保持两小车的拉力F相等，改变小车的质量相等，改变小车的质量（如（如m1为为m2两倍）比较其在相等时间两倍）比较其在相等时间t内通过内通过的位移的位移S1和和S2。结论：结论：相等时间相等时间t内内S2为为S1两倍即：两倍即：a2为为a1两倍两倍牛顿第二定律 用用F表示物体所受合力的大小，表示物体所受合力的大小，a表示物表示物体获得的加速度大小，体获得的加速度大小，m表示物体的质量，表示物体的质量，则：则：物体的加速度物体的加速度a跟所受合外力跟所受合外力F成正比，跟成正比，跟物体的质量物体的质量m成反比，加速度的方向跟合外力成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同的方向相同牛顿第二定律的数学表达式质量为的物体，获得质量为的物体，获得/2的加的加速度时，受到的合外力为速度时，受到的合外力为k值值,若若F定为定为牛顿第二定律的理解同体性：同体性：公式中、必须是同一研究对象公式中、必须是同一研究对象正比性：正比性：a与合外力与合外力F成正比，与质量成正比，与质量m成反比成反比矢量性：矢量性：a与合外力与合外力F的方向始终相同的方向始终相同瞬时性：瞬时性：a和合外力和合外力F是瞬时对应关系，某一时刻的力决是瞬时对应关系，某一时刻的力决定了这一时刻的加速度，如合外力定了这一时刻的加速度，如合外力F随时间变随时间变化，化，a也随时间变化，只有合外力也随时间变化，只有合外力F恒定时，恒定时，a才恒定，物体才做匀变速运动。才恒定，物体才做匀变速运动。一、滑块质量不变时的实验数据滑块质量一、滑块质量不变时的实验数据滑块质量塑块质量塑块质量滑块所受拉力滑块所受拉力近似值近似值两光电门间两光电门间距离距离由静止开始通过由静止开始通过两光电门时间两光电门时间加速度的计算值加速度的计算值（2）二、滑块所受拉力不变时的实验数据二、滑块所受拉力不变时的实验数据 F=N滑块质量滑块质量M滑块质量的滑块质量的倒数倒数1/M（Kg）两光门间两光门间距离距离 由静止开始通由静止开始通过两光电过两光电门时间门时间加速度的计算值加速度的计算值（2）