高一物理：4.2-探究加速度与力、质量的关系PPT教学课件

持不变
C、物体的运动状态改变时，物体一定受到外力作用
D、物体的运动状态改变时，物体所受的外力也会随之
发生变化
BC
小结：
1、力是物体产生加速度的原因
2、实验方法：控制变量法
3、实验结论：
aF
a 1
m
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。
体的受力，分析加速度与力的关系
2、实验数据分析：设计表格，做a—F图像。
实验
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 关 0.15 系
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
m1 /kg -1 2.50 2.00 1.33 1.00 0.83
实
验
结
论 ：
实验结论：物体所受合力不变时，
加 加速度与物体的质量成反比。
速
度 与
a 1
质
m
量
的
关
系
三、制定实验方案时的两个问题 1、怎样测量（或比较）物体的加速度?
其实，在这个实验中也可不测加速度的具体数值。
2、怎样提供和测量物体所受的恒力?
请同学们自己确定探究方案，进行实验、作出图象，进行分析、 形成结论.
四、参考案例
案例一：
砝 码
打点计时器
电源
四、参考案例
案例一： 实验器材：
小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长 木板、细线、砝码、钩码、刻度尺、天平

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

度a与所受合力F成正比。 (2)合力F不变时，小车的加速度a与其 质量m成反比。
六、注意事项 1.打点前小车应靠近打点计时器且应先接通电源，后释放小车。 2.在平衡阻力时，不要悬挂槽码，但小车应连着纸带且接通电源。用手轻轻地给
小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟 它受到的重力沿斜面向下的分力平衡。 3.改变槽码的质量过程中，要始终保证槽码的质量远小于小车的质量。 4.作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称 分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去。
创新方案 3. 利用弹簧测力计(竖直悬挂)探究
弹簧测力计的示数就 是小车所受到的拉力
创新方案 4. 利用力传感器探究
力传感器示数的两倍就 等于小车所受到的拉力
五、数据处理 1.分析加速度和力的关系
依据表格1，以加速度a为纵坐标，外力F为横坐标，作出a－F关系图像，如图
所示，由此得出结论。
表格1(小车的质量一定，加速度与受力的关系)
实验次数 1 2 3 4 …
加速度a/(m·s－2) 小车受力F/N
表格2(小车受到的外力一定，加速度与质量的关系)
实验次数
3.力的测量 把木板的一侧垫高，以平衡小车受到的阻力，小车所受的拉力近似等于槽码所 受的总重力。
三、实验器材 电磁打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、垫木、槽 码、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。
四、实验步骤
1.用天平测出小车的质量。 2.安装好实验装置，平衡摩擦力。 3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂槽码，将车拉到打点计时器附近。 4.先打开计时器电源，再释放小车，得到纸带，并记下钩码重量。 5.改变槽码的重量，重复以上的步骤几次。 6.控制槽码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。 7.设计表格，记录实验数据。

3
物体的加速度a与所受到的合外力F、物 体质量m有怎样的定量关系？
研究方法： 保持m不变，研究a 与F的关系; 保持F不变，研究a与m的关系。
2020/3/24
4
明确几个问题:
1.怎么设计这个实验?
1.测量哪些量?
a、F、m
m：天平
a: 2.怎么测量?
F: 求出物体所 受的合力
2.如何由实验得出结论?
2020/3/24
9
实验步骤: 1.用天平测出小车的质量。
2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿 过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。
3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码 质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车， 测出一组数据。
4.改变钩码质量，多测几组数据。
数据处理： m不变时，a与F关系； F不变时，a与m关系。
2020/3/24
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
2020/3/24
钩码:重力提供拉力 合力F=?
6
方案1：
有摩擦力影响
2020/3/24
7
平衡摩擦力：
at
2
对应 仪器
v2 v02 2ax
打点计时器 光电门
2020/3/24
2.间接比较
v0
0,
x
1 2
at 2
a
2x t2
控制运动时间t相同
a与x成正比,用x比 较a的大小
21
。2. 一份耕耘，份收获，努力越大，收获越多，奋斗!奋斗!奋斗!3. 让我们将事前的忧虑，换为事前的思考和计划吧！4. 世界上那些最容易的事情中，拖延时间最不费力5. 不管现在有多么艰辛，我们也要做个生活的舞者。6. 奋斗是万物之父。— —陶行知7. 上帝制造人类的时候就把我们制造成不完美的人，我们一辈子努力的过程就是使自己变得更加完美的过程，我们的一切美德都来自于克服自身缺点的奋斗。8. 不要被任何人打乱自己的脚步，因为没有谁会像你一样清楚和在乎自己 的梦想。9. 时间不在于你拥有多少，只在于你怎样使用10. 水只有碰到石头才能碰出浪花。11. 嘲讽是一种力量，消极的力量。赞扬也是一种力量，但却是积极的力量。12. 在我们成长的路上也会遇到一些挫折，一些困难，那韩智华就是我们 的榜样，永不认输，因为我知道挫折过后是一片晴朗的天空，瞧，成功就在挫折背后向我们招手，成功就是在努力的路上，“成功就在努力的路上”！让我们记住这句话，向美好的明天走去。13. 销售世界上第一号的产品——不是汽车，而 是自己。在你成功地把自己推销给别人之前，你必须百分之百的把自己推销给自己。14. 不要匆忙的走过一天又一天，以至于忘记自己从哪里来，要到哪里去。生命不是一场速度赛跑，她不是以数量而是以质量来计算，知道你停止努力的那 一刻，什么也没有真正结束。15. 也许终点只有绝望和失败，但这绝不是停止前行的理由。16. 有事者，事竟成；破釜沉舟，百二秦关终归楚；苦心人，天不负；卧薪尝胆，三千越甲可吞吴。17. 我颠覆了整个世界。只为了摆正你的倒影18. 好的想法是十分钱一打，真正无价的是能够实现这些想法的人。19. 伤痕是士兵一生的荣耀。20. 只有一条路不能选择——那就是放弃的路；只有一条路不能拒绝——那就是成长的路。21. 多对自己说“我能行，我一定可以”，只有这样才不 会被“不可能”束缚，才能不断超越自我。22. 人生本来就充满未知，一切被安排好反而无味——坚信朝着目标，一步一步地奋斗，就会迈向美好的未来。23. 回避现实的人，未来将更不理想。24. 空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任 何事情。25. 无论什么思想，都不是靠它本身去征服人心，而是靠它的力量；不论靠思想的内容，而是靠那些在历史上某些时期放射出来的生命的光辉。——罗曼·罗兰《约翰·克利斯朵夫》26. 上帝助自助者。27. 你的爸妈正在为你奋斗，这 就是你要努力的理由。28. 有很多人都说：平平淡淡就福，没有努力去拼博，又如何将你的人生保持平淡?又何来幸福?29. 当事情已经发生，不要抱怨，不要沮丧，笑一笑吧，一切都会过去的。30. 外在压力增加时，就应增强内在的动力。31. 我们每个人都应微笑面对人生，没有了怨言，也就不会有哀愁。一个人有了希望，就会对生活充满信心，只要你用美好的心灵看世界，总是以乐观的精神面对人生。32. 勇敢的人。——托尔斯泰《袭击》33. 昨天下了雨，今天刮了风，明天太 阳就出来了。34. 是的，成功不在于结果，更重要的是过程，只要你努力过，拼搏过，也许结果不一定是最好的那也走过了精彩的过程，至少，你不会为此而后悔。35. 每一天的努力，以后只有美好的未来。每一天的坚持，换来的是明天的辉 煌。36. 青年最要紧的精神，是要与命运奋斗。——恽代英37. 高峰只对攀登它而不是仰望它的人来说才有真正意义。38. 志不可立无可成之事。如无舵之舟，无衔之马，飘荡奔逸，何所底乎？--王守仁39. 拿望远镜看别人，拿放大镜看自己。 40. 顽强的毅力可以征服世界上任何一座高峰。——狄更斯41. 士人第一要有志，第二要有识，第三要有恒。——曾国42. 在我们能掌控和拼搏的时间里，去提升我们生命的质量。43. 我们不是等待未来，我们是创造未来，加油，努力奋斗。 44. 人生如画，一笔一足迹，一步一脚印，有的绚丽辉煌，有的却平淡无奇。45. 脚跟立定以后，你必须拿你的力量和技能，自己奋斗。——萧伯纳46. 一个能从别人的观念来看事情，能了解别人心灵活动的人，永远不必为自己的前途担心。

F，那物体现在受到的合外力是多少？
2020/8/7
13
答：
1、可以平衡摩擦力来使绳的拉力等于小车的合力 我们将长木板倾斜一定角
度θ，θ应该等于 arctan
，此时物体在斜面上受 到的合力为0.做实验时 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）
2020/8/7
6
1．探究加速度与力、质量的关系 2．学会用控制变量法探究物理规律． 3．掌握利用图象处理数据的方法．
2020/8/7
7
1、保持物体m不变，改变力F，测出对 应a，研究a与F的关系
2、保持力F不变，改变物体m，测出对 应a，研究a与m的关系
2020/8/7
8
方案一
2020/8/7
4.2实验：探究加速度 与力、质量的关系
2020/8/7
1
回忆分析
1、回顾牛顿第一定律内容
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态， 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2.一辆跑车与一辆载重大货车停在十字路口，信 号灯绿灯亮时，两辆车同时启动，哪车启动快？
跑车启动快
从运动性质看，两车有什么不同？
2020/8/7
17
结论：a与F成正比，与m成反比
2020/8/7
18
2020/8/7
5
对a、F、m来说，要研究这三者之间的关系，如果 这三个量都改变，我们就无法判断其中一个量改变是因 为哪一个量的变化引起的。所以在研究加速度a与F及m 的关系时，我们应先控制一个参量不变，研究另外两个 参量之间的关系．如在该实验中：
①控制小车的质量m不变，改变小车所受的拉力F，讨 论a与F的关系； ②再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量m， 讨论a与m的关系．

拉力一定：桶和砝码的质量不要变； 改变小车的质量：小车质量200g，放入不同数量的钩 码，钩码质量50g； 测相应加速度：光电门计时器测时 间，算出加速度。
桶和砝码总质量 m(g) 合力F(N) 过光电门时间 Δt(m源自) 加速度a(m/s2)10
15
20 0.20 11.3 0.78
25 0.25 10.0 1.00
0.40 13.90 0.52
0.45 14.60 0.47
车和钩码总质量 M(kg) 过光电门时间 Δt(ms) 加速度a(m/s2) 1/M(kg-1)
0.20 9.80 1.04 5
0.25 10.80 0.86 4
0.30 12.00 0.69 3.33
0.35 12.20 0.67 2.86
0.40 13.90 0.52 2.5
0.45 14.60 0.47 2.22
a∝1/M
M一定，a∝F
F一定，a∝1/M
每辆F1赛车都有着超强的动力装置，所能提供 的动力是普通轿车的几倍；而车身质量却只有 500kg左右，约是普通家庭轿车的一半，这样一 辆赛车从静止加速到时速100公里只需短短的2.3 秒。
探究加速度与力、质量的关系
控制变量法 M一定，研究a与F的关系 F一定，研究a与M的关系
F拉
f
F合=F拉-f
30 0.30 9.3 1.16
0.10 14.3 0.49
0.15 13.3 0.57
a∝F
车和钩码总质量 M(kg) 过光电门时间 Δt(ms) 加速度a(m/s2) 1/M(kg-1)
0.20 9.80 1.04
0.25 10.80 0.86
0.30 12.00 0.69

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
合外 力保 持不 变
质量保 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=0 g,小盘质量M’1=0 g
度 与 力
次 数
小车1 盘中砝码(M’+m’1)/
质量 g (表示F1大
小车2 位移 盘中砝码 (M’+m’2)/ x1/c 质量 g (表示F2大
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
与
小车1
小车2
质 量 的 关
次 数
车上砝码 质量
1 m1/g
(M+m1) /g
小车1质量
2
M1
位移 车上砝码 x1/cm质量
m2/5g0
(M+m2) /g
位移 x2/c m
150
小车2质量 M2
系 3 100
200
4
250
5
300

F越大，a越大 m越大，a越小
一、制定计划 (研究方法：控制变量法)
1.a与F的关系 基本思路：保持m不变，测量物体在不同的力的作 用下的a, 分析a与F的关系
数据处理：
编号
1
2
3
4
F
a
编号
1
2
3
4
F/N
a/m·s-2
a
O
F
一、制定计划
2.a与m的关系 基本思路：保持F不变，测量不同质量的物体在同 一个力的作用下的a, 分析a与m的关系 数据处理：
编号
1
2
3
4
m
a
编号
1
2
3
4
1/m
a
a
a
. . ..
.. ..
O
m
O
1/m
3.三个问题 （1）物体的a如何测量？
（2）如何提供并测量物体所受的恒力？
（3）如何提供不同质量的物体？
3.三个问题 （1）物体的a如何测量？
3.三个问题 （1）物体的a如何测量？ T=0.1s
. . . . . . . 0 1 2
B.连接砝码和小车的细绳应跟长木板保持平行
C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动
D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再 释放小车
2.下列说法正确的是（ B ）
A在探究加速度与质量的关系时，只需测量一次，记录 一组数据即可
B在探究加速度与质量的关系时，为了更直观判断两者 间的关系，应做a-1/m图像 C在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一 组数据即可
D在探究加速度与力的关系时，做a-F图像应该用折线 将所描绘的点依次连接

• 7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2021年11月3日星期三9时40分45秒09:40:453 November 2021
• 8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。上午9时40分45秒上午9时40分09:40:4521.11.3
实验装置图
例：
θ
平衡摩擦力 将长木板不带滑轮一端适当垫高，使 小车的重力沿斜面向下的分力与摩擦 力平衡。 怎样就算平衡好摩擦力了？
xx21
1
aa12
2
3
4
F
F2 / F1
思考：
为什么x2 /x1可以表示小车2的a？
为什么F2 / F1可以表示小车2的F?
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
小车质量M=300g,小盘质量M’6= g,盘中砝码质量m5’0 =
g
次 车上砝 数 码m1
位 移x
钩码 数目
位 移x
小车1 1 0.11 1 0.11 2 0.23
小车2 2 0.23 3 0.34 3 0.35
【解析】 由于两小车的运动可近似看成是初速度为零的匀加
速运动，两个小车运动的时间t相同，由位移公式x＝at2可知，加 速度和位移成正比关系，也就是说，要知道加速度和力的关系
怎样，只需得出位移和力的关系．由第一组数据可以知道，拉力之 比为1∶2，在误差允许的范围内，位移之比为，近似为1∶2.同样分 析另外两组数据，会得出同样的结论，即拉力和位移成正比，也就是 说加速度和力成正比关系．
这说明木板倾角过大．木板的倾角越大，小车获得的动力就越大，越 容易出现甲、乙两图所对应的情况，因此选项A正确．丙、丁两图中， 当加速度a＝0时外力F>0，即拉力不为零时加速度却仍为零，这说明还 有摩擦力没有平衡掉，因此木板倾角过小，选项 D正确．