人教版高中物理必修一4.2探究加速度与力、质量的关系(共14张PPT)优品课件
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人教版必修一 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系(共30张PPT)
方案三： 课本上参考案例中的实验方案
Ｆ
小车
夹子
Ｆ
小车
由于两小同时启动、同时停止,故运动时间相同
只需验证：
m一定时： F一定时：
x1 F1 x2 F2
x1 m2 x2 m1
（ ） a1 F1 a2 F2
（ ） a1 m2 a2 m1
m
光滑水平面
F
例六、(09台州)如图所示，在探究加速度与力、质
由乙图中游标卡尺测得遮光条的宽度d. 该实验小组在做实验
时，将滑块从甲图所示位置由静止释放，由数字计时器可以
读出遮光条通过光电门1的时间Δ t1，遮光条通过光电门2的时 间Δ t2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝____， 滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝___，则滑块的加 速度的表达式a＝_____.(以上表达式均用字母表示)
4.22 cm，sBC＝4.65 cm，sCD＝5.08 cm，sDE＝5.49 cm，
sEF＝5.91 cm，sFG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频
率为50 Hz，则小车的加速度a＝________m/s2(结果保留
两位有效数字)．
0.42
图乙
例四、(2012·舟山模拟)在探究“加速度与力、 质量的关系”的实验中：
实 验 次 数
车 号
小车 质量 （g）
码盘 质量 （g）
车中砝 码质量 （g）
盘中砝 码质量 （g）
小车位 移（cm）
1
甲 乙
50 50
10 10
0 0
0
15
10
30
2
甲 乙
50 50
10 10
0 50
【物理】4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》精品课件(新人教版必修1)
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． 那这些猜想是否正确？如果正确， 那这些猜想是否正确？如果正确， 究竟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？
思 考
物体的加速度a 可能和哪些因素有关？ 物体的加速度a 可能和哪些因素有关？
m m F1<F2 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。 F1 F2 m1 m2 m1<m2 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。 F F
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、
法拉利F2003-GA赛车与著名战斗机“飓风 赛车与著名战斗机“ 法拉利 赛车与著名战斗机 2000”的一场 “巅峰对决” 的一场 巅峰对决”
新课导入
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？ 物体运动状态的改变即速度的改变即产生加速度． 物体运动状态的改变即速度的改变即产生加速度． 由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因． 由牛顿第一定律可知力是改变物体运动状态的的原因． 由此可知加速度与外力有关，那加速度还与什么有关呢？如图， 由此可知加速度与外力有关，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区别？
5、如何来平衡摩擦力？ 我们将长木板倾斜一定角度θ，让 µ = tan θ 此时物体在斜面上 受到的合外力为0。做实验时肯定无法 这么准确，做实验时肯定无法这么准确， 我们只要把木板倾斜到物体在斜面上大 致能够匀速下滑（可以根据纸带上的点 来判断）
人教版高中物理必修1 4.2探究加速度与力与质量的关系(共26张PPT)
表
法
3.
4.
5.
数 据 保持物体的质量不变，测量物体在不同的力 处 作用下的加速度，分析加速度与力的关系：
理
实验次数 加速度ɑ
小车受力F
m/ s2
N
1.
1.0
2
图
2.
表
法
3.
2.0
4
3.0
6
4.
4.0
8
5.
5.0
10
数 保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不 据 同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量 处 的关系。 理 实验次数 小车质量 m(Kg) a/ m / s2
1、受力
例如：竞赛用的小汽 车，质量不很大，却 安装着强大的发动机， 可以获得很大的加速 度。
2、质量
例如：一般小汽车从静止加速到 100km/h，只需十几秒的时间，而满载 的货车加速就慢的多。
物体的加速度与力、质量有什么定量关 系？
实验探究 一、研究内容
“a”与“F”、“m” 二个物理量的关系，
0.1 0
0
0.2 0.4 0.6 0.8
1
1.2 1.4
m/Kg
数 保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不 据 同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量 处 的关系。
理 实验次数 小车质量 m(Kg) 1 / m
a/ m / s2
1
图2 表 法3
4
数 保持物体的受力F不变，改变小车的质量，分析不 据 同质量的小车在相同的力的作用下，加速度与质量 处 的关系。
二、研究方法
控制变量法
实验的探究思路确定为两个方面： 一是保证质量不变，探究加速度与外力的关系； 二是保证外力不变，探究加速度与质量的关系。
物理必修1人教版4.2探究加速度与力、质量的关系(共18张ppt).ppt
(2) 有两位同学通过测量作出 a－F 图象，如图甲、乙所示。 试分析：
A 图线不通过坐标原点的原因是 ___没__有__平__衡__摩__擦__力__或__摩__擦__力__平__衡__不__够_______； A 图线上部弯曲的原因是 ___未__满__足__沙__和__沙__桶__质__量__m___远__小__于__小__车__的__质__量__M____； B 图线在纵轴上有截距的原因是 _____平__衡__摩__擦__力__过__度_____________________。
(1) 为验证小车质量 M不 变时，a 与 F 成正比。小车质量 M 和沙及桶的质量 m 分别选取下列几组数值。应该用哪组效果
会好 ( B )
A. M＝500 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g B. M＝500 g，m 分别为 20 g、30 g、40 g、50 g C. M＝200 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g D. M＝200 g，m 分别为 30 g、40 g、50 g、60 g
确的是 ( AD )
A. 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B. 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C. 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D. 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
实验数据的处理
例2. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装 置如图所示。
得出结论：
在误差允许的范围内，加速度与力成 正比，与质量成反比。即：
m一定：a F
F一定：a 1 m
小 结：
1、实验的研究方法 —— 控制变量法 2、实验的注意事项
⑴ 平衡摩擦力 ⑵ m << M 3、数据的处理方法 —— 图像法
实验探究加速度与力质量的关系新教材人教版高中物理必修第一册ppt课件
6.保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M, 接通电 源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。
7. 继续在小车上加放砝码，重复步骤6,多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。 8. 计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。
[答案] (1)D (2)0.62 (3)平衡摩擦力 C
21
例题3:在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
(1)若采用如图甲、乙所示的实验装置与方案，通过黑板擦控制两小车的起动与停止，将测量
两车的加速度转换为测量两车的位移。实验中不需要测量的物理量是
(填字母代号)。
A. 小车运动的时间 B. 小车通过的位移 C. 盘和盘中重物的总质量
实验数据时，为了直观，应作
像，故选项D 正确。
(2)利用逐差法可得： s+s₃-s₂-s₁=4aT²,
解得
(3)将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大， 小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在小车 不受力时，小车已经具有一定的加速度， a-F 图像不过原点，在a 轴上有截距，因此他绘出的a-F 关 系图像是选项 C。
黑板擦 运动方向 小车
小车
甲
乙
D. 车和车上重物的总质量
(2)在用 DIS “研究小车加速度与力的关系”实验时，所用实验装置如图丙所示，重物通过细 线跨过滑轮拉相同质量小车，用位移传感器测定位移，用力传感器测得拉力 F, 改变重物的重力
重复实验多次，记录多组数据，并画出 a-F 图像。
① 该实验中，
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
7. 继续在小车上加放砝码，重复步骤6,多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。 8. 计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。
[答案] (1)D (2)0.62 (3)平衡摩擦力 C
21
例题3:在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
(1)若采用如图甲、乙所示的实验装置与方案，通过黑板擦控制两小车的起动与停止，将测量
两车的加速度转换为测量两车的位移。实验中不需要测量的物理量是
(填字母代号)。
A. 小车运动的时间 B. 小车通过的位移 C. 盘和盘中重物的总质量
实验数据时，为了直观，应作
像，故选项D 正确。
(2)利用逐差法可得： s+s₃-s₂-s₁=4aT²,
解得
(3)将长木板右端适当垫高，其目的是平衡摩擦力；把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大， 小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力，小车受到的合力大于细线的拉力，在小车 不受力时，小车已经具有一定的加速度， a-F 图像不过原点，在a 轴上有截距，因此他绘出的a-F 关 系图像是选项 C。
黑板擦 运动方向 小车
小车
甲
乙
D. 车和车上重物的总质量
(2)在用 DIS “研究小车加速度与力的关系”实验时，所用实验装置如图丙所示，重物通过细 线跨过滑轮拉相同质量小车，用位移传感器测定位移，用力传感器测得拉力 F, 改变重物的重力
重复实验多次，记录多组数据，并画出 a-F 图像。
① 该实验中，
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
人教版物理高一物理必修一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(共37张PPT)
2、桶和砝码的质量要比小车的质量小很多。
方案三：利用气垫导道
该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果 精确，但中学一般没有这种仪器。
图 1 : 气垫导轨装置
图 2 :滑块和挡光片
图 3: 光电门
图 4 : 电脑计时器
图 5 : 气源
图 6 : 滑块的接触面
方案实施 1、确定方案 3、作出图象 5、形成结论 7、结论评估
1、怎样测量（或比较）物体的加速度 方案1：
有摩擦力影响
摩擦力影响极小
方案2：
方案3:根据初速度为零的匀加速直线运动 的位移公式可知：
若vo=0 由x= at2/2 有：
t相同时:a1/a2=x1/x2
2、怎样提供和测量物体所受的恒力
注意：盘和砝码的总质量远小于小车的质量！
实验中的F应为物体所受的合力，
讨论：力大小相同，作用在不同质量的 物体上，物体加速度有什么不同？
结论：当力大小相同时，物体的质量越 大，运动状态越难以改变，所以 质量越大，加速度越小。
注意：这里的力指的是物体所受的合外力。
总结：影响加速度的因素有哪些？
1、合外力 2、质 量
经过定性分析得
同一个物体， F大则a大 ；受同样的力， m大
如何处理小车所受的摩擦力？
平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木
板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保 持匀速运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判）， 这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力
在斜面方向上的分力平衡。
实验结论：
aF
a 1 m
2.产生物体运动状态改变的原因是什么?
力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原 因。
方案三：利用气垫导道
该方案仪器精密，是很好的方案，测量结果 精确，但中学一般没有这种仪器。
图 1 : 气垫导轨装置
图 2 :滑块和挡光片
图 3: 光电门
图 4 : 电脑计时器
图 5 : 气源
图 6 : 滑块的接触面
方案实施 1、确定方案 3、作出图象 5、形成结论 7、结论评估
1、怎样测量（或比较）物体的加速度 方案1：
有摩擦力影响
摩擦力影响极小
方案2：
方案3:根据初速度为零的匀加速直线运动 的位移公式可知：
若vo=0 由x= at2/2 有：
t相同时:a1/a2=x1/x2
2、怎样提供和测量物体所受的恒力
注意：盘和砝码的总质量远小于小车的质量！
实验中的F应为物体所受的合力，
讨论：力大小相同，作用在不同质量的 物体上，物体加速度有什么不同？
结论：当力大小相同时，物体的质量越 大，运动状态越难以改变，所以 质量越大，加速度越小。
注意：这里的力指的是物体所受的合外力。
总结：影响加速度的因素有哪些？
1、合外力 2、质 量
经过定性分析得
同一个物体， F大则a大 ；受同样的力， m大
如何处理小车所受的摩擦力？
平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木
板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保 持匀速运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判）， 这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力
在斜面方向上的分力平衡。
实验结论：
aF
a 1 m
2.产生物体运动状态改变的原因是什么?
力是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原 因。
新版物理必修1人教版 4.2探究加速度与力、质量的关系(共18张PPT)学习PPT
⑵ 怎样才能使小车的拉力近似等于托盘和砝码的 A 图线不通过坐标原点的原因是
______________________________________；
总重量? ______________________________________。
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质量取值较大时，得到的图象将有明显的弯
C. 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D. 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
实验数据的处理
例2. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装 置如图所示。
(1) 为验证小车质量 M不 变时，a 与 F 成正比。小车质量 M 和沙及桶的质量 m 分别选取下列几组数值。应该用哪组效果
讨论1：加速度的大小与力有什么关系？ 结论：对同一物体，受力越大，加速度越大。
讨论2：加速度的大小与质量有什么关系？ 结论：物体受力相同时，质量越大，加速度越小。
加速度
与力和质量有关
定量关系
实验探究 a、F、m的关系
1、研究目的 ： 定量分析a、F、m的关系 2、研究方法 ： 控制变量法
A、m一定时，a与F的定量关系 B、F一定时，a与m的定量关系
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质量取值较大时，得到的图象将有明显的弯 曲，如图所示，试分析其原因。
当托盘向下加速运动时，拉力 F＜mg
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如图所示。
打点 小车 计时器
FN
F
f
纸带
钩码
G
小车: 研究对象，可用天平称其质量 打点计时器: 测量小车运动过程中的加速度 钩码：重力提供拉力 合力 F = ?
______________________________________；
总重量? ______________________________________。
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质量取值较大时，得到的图象将有明显的弯
C. 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D. 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
实验数据的处理
例2. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装 置如图所示。
(1) 为验证小车质量 M不 变时，a 与 F 成正比。小车质量 M 和沙及桶的质量 m 分别选取下列几组数值。应该用哪组效果
讨论1：加速度的大小与力有什么关系？ 结论：对同一物体，受力越大，加速度越大。
讨论2：加速度的大小与质量有什么关系？ 结论：物体受力相同时，质量越大，加速度越小。
加速度
与力和质量有关
定量关系
实验探究 a、F、m的关系
1、研究目的 ： 定量分析a、F、m的关系 2、研究方法 ： 控制变量法
A、m一定时，a与F的定量关系 B、F一定时，a与m的定量关系
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究加速度与力的关系时，当牵引小车的物体质量取值较大时，得到的图象将有明显的弯 曲，如图所示，试分析其原因。
当托盘向下加速运动时，拉力 F＜mg
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如图所示。
打点 小车 计时器
FN
F
f
纸带
钩码
G
小车: 研究对象，可用天平称其质量 打点计时器: 测量小车运动过程中的加速度 钩码：重力提供拉力 合力 F = ?
高中物理必修1第四章4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系课件(共21张PPT)[优秀课件][优秀课件]
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(2)图象的斜率的物理意义是_________________； (3)图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是___________； (4)小车和砝码的总质量为________ kg.
2020/4/23
18
解析：(1)选取适当的标度，作出a－F图象如图所示．
(2)由F＝Ma得a＝F/M ，可见图象的斜率为小车和砝码的总质 量的倒数．
a v v0 t2 t1
t
t
a
v2
v02
( x )2 t2
( x )2 t1
2020/4/23
2x
2x
13
实验结论？
1、加速度与力的关系
猜想
实验
2、加速度与质量的关系
2020/4/23
14
实验结论：
在m一定的情况下，加速度与力成正比， 即
aF
在F一定的情况下，加速度与质量成反比， 即
a 1 m
数据处理： m不变时，a与F关系； F不变时，a与m关系。
2020/4/23
5
实验设计: 参考方案一:用打点计时器探究
F
FN f
G
小车: 研究对象,可用天平称其质量
打点计时器:测量小车运动过程中的加速度
2020/4/23
钩码:重力提供拉力 合力F=?
6
方案1：
有摩擦力影响
2020/4/23
7
平衡摩擦力：
at
2
对应 仪器
v2 v02 2ax
打点计时器 光电门
2020/4/23
2.间接比较
v0
0,
x
1 2
at 2
a
2x t2
控制运动时间t相同
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实 方案：以小车、一端带滑轮的长木板、粗 验 线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹 方 子为实验器材，研究小车的运动。 案
1.怎样测量（或比较）物体的加速度？ 2.怎样提供和测量物体所受的拉力F ？ 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 盘和砝码的总重力。
实 验 方 案
钩码的总重力 mg当作小车受
到的拉力F
方案三：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 车运动情况进行分析，求出加速度a 。
数
次数 F/N a/m ·s -2
据 处 理 ： 加 速 0.75 a/m·s -2 度 与 0.60 力 0.45 的 0.30
当小 1 0.10 0.146 车质 2 0.20 0.302 量不 3 0.30 0.428 变时 4 0.40 0.592
跟作用力的方向相同。——牛顿第二
定律
aF
比例系数
a 1 m
F=kma
课后思考
• 《问题与练习》P77 、T1
无论有多困难，都坚强地抬头挺胸，人生 场醒悟，不要昨天，不要明天，只要今天 在当下，放眼未来。人生是一种态度，心 然天地宽。不一样的你我，不一样的心态 一样的人生活在人类世界，没有任何一个 以是高枕无忧，没有哪一个人能够永远的 风顺，但是，遇到挫折没关系，应该打起 善待一切，安安静静的能够坦然的面对， 身的坚强与否完全有可能就决定了你的最 成败。也许你想成为太阳，可你却只是一 辰；也许你想成为大树，可你却是一棵小 于是，你有些自卑。其实，你和别人一样
5 0.50 0.751
如何更直 观地处理 数据？
关 0.15 系
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 F/ N
数 据 处 理 ： 加 速 1.0 a/m·s -2 度 与 0.8 质 0.6
当 次数 拉1 力2
不3 变4 时5
m/kg 0.400 0.500 0.750 1.000 1.200
第四章 牛顿运动定律
2、实验：探究加速度与力、质量的关系
思 考
物体的加速度a 可能和哪些因素有关？
m F1
m1
F
m
F2
F1<F2
m2
F
m1<m2
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。
注意：这里的力指的是物体所受的合外力
位移 x2/c
的 1 m’1(g) 大小)
m m’202(g) 大小)
m
关2
30
系 3 50
40
4
60
5
70
探
究
加 速
a
度
x2 /x1
与
力
的
关
系
0
次 F2 数 F1
xx21
1
aa12
2
3
4
F
F2 / F1
探 究 加 速
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
度 小车质量M=300g,小盘质量M’6= g,盘中砝码质量m5’0 =
与g
质 量 的 关 系
次 车上砝码 数 质量
m1(g)
小车1 (M+m1)( g)
1
小车1质量
2 100
M1
位移 车上砝码 x1/cm质量
m2(5g0)
150
200
小车2 (M+m2) (g)
位移 x2/c m
小车2质量量保 持不变
探 究 保持物体的质量不变，测量物体在不同的力 加 作用下的加速度，分析加速度与力的关系
速 小车质量M= 300g,小车上砝码质量m= 0g,小盘质量M’1=0 g
度 与 力
次 数
小车1
盘中砝码 (M’+m’ 质量 1)g (表示F1
小车2
位移盘中砝码 (M’+m’ x1/c 质量 2)g (表示F2
250
4
300
5
探
究
加 速
a
度
x2 /x1
与
质
量
的
关
系
0
次 M2 数 M1
1 2 3 4
xx21
M1 M2
aa12
m1 M21 / M12
其 方案二：小车、打点计时器、纸带、一端
他 带滑轮的长木板、细线、砝码、钩码、刻
方 度尺、天平为器材，研究小车运动。
案
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
aF
2、F一定，加速度a与m的定量关系:
a 1 m
（注意：这里的力指的是物体所受的合外力）
牛顿第二定律（Newton second law)
• 通过大量的实验和观测到的事实都反映
出物体的加速度与它所受的力成正比，与它
的质量成反比的规律，牛顿总结得出：
物体加速度的大小跟作用力成正比，
跟物体的质量成反比，加速度的方向
a/m ·s -2 0.861 0.692 0.470 0.352 0.290
量 0.4
的 0.2 关
系0
0.25 01.40 01.65 02.80 12.05 1.2m1m//kgkg-1
m1 /kg -1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83
实验结论：
1、m一定，加速度a与F的定量关系：