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4.2实验:探究加速度和力、质量的关系1.ppt

发布:2016-08-13约1.63千字共13页下载文档
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第四章 牛顿运动定律 4.2实验:探究加速度和力、质量的关系 力与运动 一、影响加速度的因素 牛顿第一定律告诉我们,当物体受到外力作用时,物体的速度会发生改变,但它无法解释速度会怎样改变。速度改变的快慢由加速度来描述。因此探寻物体力与运动之间规律的出发点,是考虑加速度与什么因素有关。 列车起动时,速度是缓慢增加的,加速度较小。影响加速度的原因是列车牵引力不够大还是列车质量太大呢? 物体的加速度a 可能和哪些因素有关? 思考 m F1 m F2 F1F2 m2 F m1m2 m1 F 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 二、加速度大小的测量 通过我们日常的一些经验可以知道,物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系。加速度是不能直接测量的物理量,只能通过对时间、位移等的测量间接求得。 由初速度为零的匀加速直线运动的位移公式: 式中通过对时间和位移进行测量,再通过计算可以得出加速度的大小。 相同时间内 三、加速度与物体所受合力的关系 研究加速度与合力的关系时,保持质量不变,如图:改变拉力(砝码质量)并使得每次实验中小车质量与砝码质量之和保持不变,测量加速度。 当物体的质量保持不变,物体受到的合外力逐渐增大时,其加速度将逐渐增大;反之,物体受到的合外力逐渐减小时,其加速度将逐渐减小。即加速度与合外力成正比。 F a 0 四、加速度与物体质量的关系 研究加速度与质量的关系时,保持拉力(砝码质量)不变,改变小车的质量,则系统的质量为小车质量加砝码质量,测量加速度。 物体所受合外力大小保持不变时,物体质量越大,其加速度将越小,反之,物体质量越小,加速度将越大。即加速度与质量成反比。 a 0 m 五、实验数据的图象表示 通过对数据的记录,可以得到如上图所示的a—F、a—m、a—1/m图象 在误差许可的范围内, a—F、a—1/m所连接的图线都是直线,说明了加速度与合外力、质量间的关系: 方案:以小车、一端带滑轮的长木板、粗线、砝码、钩码、天平、刻度尺、宽口夹子为实验器材,研究小车的运动。 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。 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 ? 实验方案 (参考) 质量保持不变 合外力保持不变 实验方案 (参考) 控制变量法 例题 1、下列叙述的各种情况中,物体运动状态不发生变化的是: A、竖直上抛的物体至最高点时 B、静止在加速行驶的汽车车箱里的物体 C、不停地行进在摩擦力不计的水平冰面上的物体 D、站在匀速上升的电梯中的人 分析: 物体运动状态变化指的是速度变化,是一个过程,考虑的是某一瞬间与接下来的另一瞬间物体运动状态是否相同,若相同,运动状态不变,否则就发生了变化。基于此,竖直上抛到最高点的物体虽然此时速度为零,但因为加速度(即重力)的原因,下一瞬间,速度不为零,因此物体在此位置时运动状态处在变化之中,所以正确选项为CD。 例题 2、下列哪些情况中物体的运动状态一定发生了变化: A、运动物体的位移大小变化 B、运动物体的速度大小变化 C、运动物体的速度方向变化 D、运动物体的位移方向变化 分析: 物体速度的大小或方向变化是物体运动状态改变的具体体现,匀速直线运动的物体位移大小足在变化,但运动状态却不一定会变,比如匀速直线运动。若运动物体位移方向发生了变化,则意味着速度方向发生了变化。 BCD
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