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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1 1、力、力 2 2、质、质 量量总结：影响加速度的因素：总结：影响加速度的因素： “a” “a”与与“F”F”、“m” m” 二个物理量均有关系，二个物理量均有关系，应该采用什么方法研究？应该采用什么方法研究？实验的探究思路确定为两个方面：实验的探究思路确定为两个方面：一是保证一是保证质量质量不变，探究不变，探究加速度与外力加速度与外力的关系；的关系；二是保证二是保证外力外力不变，探究不变，探究加速度与质量加速度与质量的关系。的关系。一、研究方法一、研究方法实实 验验 探探 究究思考质量、力与加速
2、度分别如何测量？质量、力与加速度分别如何测量？ 质质 量量 天平天平 恒恒 力力 ？加速度加速度 ？存在问题：存在问题：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？存在问题：存在问题：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？方法方法1: 1: 在物体上安装一条打点记时器的在物体上安装一条打点记时器的 纸带纸带, 根据纸带的点计算加速度。根据纸带的点计算加速度。存在问题：存在问题：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？方法方法1: 1: 在物体上安装一条打点记时器的在物体上安装一条打点记时器的 纸带纸带, 根
3、据纸带的点计算加速度根据纸带的点计算加速度方法方法2: 2: 利用刻度尺测量位移并用秒表测利用刻度尺测量位移并用秒表测 量时间量时间, 然后利用公式然后利用公式2t2xa 方法方法3: 3: 由运动学公式由运动学公式 可可知，知，相同时间相同时间的位移跟加速度成正比。于的位移跟加速度成正比。于是我们可以通过比较物体运动位移来判定是我们可以通过比较物体运动位移来判定加速度的变化情况。这样就把加速度与外加速度的变化情况。这样就把加速度与外力以及质量的关系转变成了位移与外力以力以及质量的关系转变成了位移与外力以及质量的关系。而测量位移相对加速度就及质量的关系。而测量位移相对加速度就简单多了。简单多了
4、。2at21x 2. 怎样提供和测量物体所受的恒力怎样提供和测量物体所受的恒力?A：利用弹簧测力计：利用弹簧测力计, 然后用手拉然后用手拉?2. 怎样提供和测量物体所受的恒力怎样提供和测量物体所受的恒力?A：利用弹簧测力计：利用弹簧测力计, 然后用手拉然后用手拉?2. 怎样提供和测量物体所受的恒力怎样提供和测量物体所受的恒力?B：利用重物来牵引：利用重物来牵引?例例1 1、如图一个木块正在倾角为、如图一个木块正在倾角为为的为的 三角斜面上匀速下滑，试求斜面三角斜面上匀速下滑，试求斜面 的动摩擦因数。的动摩擦因数。问问2 2：如果此时给物体加上一个沿斜面向：如果此时给物体加上一个沿斜面向 下的力
5、下的力F F，那物体现在受到的合外，那物体现在受到的合外 力是多少？力是多少？NGcosGsinGNmgcostancossincossinmgNmg3、如何来平衡摩擦力？ 我们将长木板倾斜一定角度，应该等于arctan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） ，此时物体在斜面上受到的合外力为0。做实验时肯定无法实验器材：实验器材：1. 提供恒定力的：钩码提供恒定力的：钩码2. 研究的物体：小车研究的物体：小车3. 测量位移的工具：直尺测量位移的工具：直尺5. 辅助器材：带滑轮的长木板，细绳，辅助器材：带滑轮的长木板，细绳
6、， 砝码砝码4. 测量时间的工具：打点计时器测量时间的工具：打点计时器实验装置实验装置图图A、加速度与合外力的关系、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， 测量物体测量物体在不同的合力作用下物体的加速度在不同的合力作用下物体的加速度，分析加速度，分析加速度与合外力的关系。与合外力的关系。 B、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，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。分析加速度与质量的关系
7、。 实验结论实验结论 物体的加速度与作用在物体上的合外力物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比。成正比，与物体的质量成反比。 F F N Na/ma/ms s -2 -20.150.150.300.300.450.450.600.600.750.750 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50 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/NF/N a/m a/m s s -2 -21 12 23 34 45 50.10 0.1460.10 0.1460.20 0.3020.20 0.3020.30 0.4280.30 0.4280.4
8、0 0.5920.40 0.5920.50 0.7510.50 0.751m m kgkga/ma/ms s -2 -20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2a/ma/ms s -2 -20.20.20.40.40.60.60.80.81.01.00 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 /kg /kg -1 -1m m1 1当当拉拉力力不不变变时时次数次数m/kgm/kga/m a/m s s -2 -21 12 23 34
9、45 5/kg /kg -1 -12.502.502.002.001.331.331.001.000.830.83m m1 10.400 0.8610.400 0.8610.500 0.6920.500 0.6920.750 0.4700.750 0.4701.000 0.3521.000 0.3521.200 0.2901.200 0.290 一句话，物理学的规律不是通过有限的几个实验“归纳”出来的，本节实验只是让我们对于自然规律的探究有所体验。 有了这样的认识，就大可不必因为数据与书本不一致而苦恼，更不能随意更改记录去“凑数”，也许，这样的差异孕育着新的发现，或至少能检验出你的错误。我们的责任是忠实地记录一切原始数据