加速與質(zhì)量和力的關(guān)系

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、學(xué)會通過實驗探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系2、在實驗中掌握打點計時器的用法3、對自己的實驗結(jié)果進行歸納分析目前一頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點什么叫物體運動狀態(tài)的改變？物體運動狀態(tài)改變的原因是什么？物體運動狀態(tài)的改變即速度的改變即產(chǎn)生加速度．由牛頓第一定律可知力是改變物體運動狀態(tài)的的原因．

由此可知加速度與外力有關(guān)，那加速度還與什么有關(guān)呢？如圖，當(dāng)我們用同樣的外力推空車和推滿載的車時有什么區(qū)別？空車更容易被推動

由此可猜想加速度還與質(zhì)量有關(guān)．那這些猜想是否正確？如果正確，究竟加速度與質(zhì)量以及外力又有什么具體關(guān)系呢？新課導(dǎo)入目前二頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點控制變量法實驗探究:加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系“a”與“F”、“m”二個物理量均有關(guān)系，應(yīng)該從何處入手呢？所以本次的探究思路自然而然地確定為兩個方面：一是保證質(zhì)量不變，探究加速度與外力的關(guān)系時；二是保證外力一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時。最后綜合得出加速度與質(zhì)量及外力的關(guān)系。在初中階段我們研究“歐姆定律”、“導(dǎo)體電阻的影響因素”時都接觸到一種方法是？研究方法目前三頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點探究實驗一、實驗器材：

小車、打點計時器、紙帶、一端帶滑輪的長木板、細(xì)線、砝碼、鉤碼、刻度尺、天平1、小車質(zhì)量的測量用

。天平2、打點計時器的用途是：打出紙帶，測量計算小車的加速度。目前四頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點3、如何才能給小車提供一個恒定的合外力？4、如何來測量小車所受的合外力？目前五頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點θ例1、如圖一個木塊正在傾角為θ為的三角斜面上勻速下滑，試求斜面的動摩擦因數(shù)。問2：如果此時給物體加上一個沿斜面向下的力F，那物體現(xiàn)在受到的合外力是多少？θNGcosθGsinθG

目前六頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點5、如何來平衡摩擦力？我們將長木板傾斜一定角度θ，此時物體在斜面上,受到的合外力為0。做實驗時肯定無法這么準(zhǔn)確，我們只要把木板傾斜到物體在斜面上大致能夠勻速下滑（可以根據(jù)紙帶上的點來判斷）

目前七頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點6、繩子的拉力等于鉤碼的重量嗎？為什么？不等于！因為鉤碼向下加速，所以繩子的拉力小于鉤碼的重力。7、什么情況下鉤碼重力可以近似等于繩子拉力即小車所受的合外力？當(dāng)砂和砂桶質(zhì)量比小車質(zhì)量小得多時（≤1/6），繩子的拉力近似等于砂和砂桶的重力，即小車受到合外力近似等于砂和砂桶的重力。目前八頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點實驗裝置圖目前九頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點A、加速度與合外力的關(guān)系實驗基本思路：保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同的合力作用下物體的加速度，分析加速度與合外力的關(guān)系。目前十頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5當(dāng)小車質(zhì)量不變時次數(shù)F/Na/m·s-2123450.100.1460.200.3020.300.4280.400.5920.500.751數(shù)據(jù)處理：加速度與力的關(guān)系如何更直觀地處理數(shù)據(jù)？目前十一頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點B、加速度與質(zhì)量的關(guān)系:實驗的基本思路：保持物體所受的合外力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力的作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。目前十二頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.2a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5/kg-1m1當(dāng)拉力不變時次數(shù)m/kga/m·s-212345數(shù)據(jù)處理：加速度與質(zhì)量的關(guān)系/kg-12.502.001.331.000.83m10.4000.8610.500

0.6920.750

0.4701.000

0.3521.200

0.290目前十三頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點另一種方案以小車、一端帶滑輪的長木板、粗線、砝碼、鉤碼、天平、刻度尺、寬口夾子實驗器材：目前十四頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點由于兩小車同時啟動、同時停止,故運動時間相同怎樣測量（或比較）物體的加速度目前十五頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點實驗數(shù)據(jù)處理:

F1/F2x1/x201、加速度與力的關(guān)系次數(shù)1234目前十六頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點M2/M1x1/x202、加速度與質(zhì)量的關(guān)系:次數(shù)1234目前十七頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點牛頓第二定律:（1）內(nèi)容：物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)

（2）數(shù)學(xué)表達(dá)式：aF=kma即：當(dāng)各物理量均選國際單位時，k=1,則有：F=ma

(3)1N定義：使質(zhì)量是1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力叫做1N，即１N=1kg·m/s2

∝F,a∝1/m

，量成反比。目前十八頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點牛頓第二定律更一般的表述：物體的加速度的大小跟所受的合外力成正比；跟物體的質(zhì)量成反比;加速度的方向跟合力的方向相同．F=ma,F為合外力．如圖，由此可見，要使賽車在最短時間內(nèi)達(dá)到最大速度，除了要有較大的牽引力外，還應(yīng)選用輕型材料使賽車的質(zhì)量盡可能小．目前十九頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點對牛頓運動定律的理解：（1）a與F合的關(guān)系①統(tǒng)一性：定律中的物理量的單位必須統(tǒng)一用國際單位制，即力用N為單位，質(zhì)量用kg為位，加速度用m/s2為單位．

②矢量性：加速度方向始終和引起這個加速度的外力一致．

③同時性：加速度和合外力是瞬時對應(yīng)的關(guān)系，有外力才有加速度，外力不變，加速度不變，外力隨時間改變，加速度也隨時間改變，外力停止作用，加速度隨即消失．④獨立性：每個外力對應(yīng)于一個加速度，合外力對應(yīng)于合加速度．目前二十頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點對牛頓運動定律的理解：F合一定a一定勻變速運動F合變化a變化非勻變速運動F合=0a=0靜止或勻速（2）力和運動的關(guān)系目前二十一頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點反饋練習(xí)：下面說法正確的是（）A、物體所受合外力越大，加速度越大。B、物體所受合外力越大，速度也越大。C、物體在外力作用下做勻加速直線運動，當(dāng)合外力逐漸減小時，物體的加速度逐漸減小，物體的速度也逐漸減小。

D、物體的加速度不變一定受恒力作用，物體的加速度改變一定不受恒力作用。D目前二十二頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點Fa0某同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出a-F圖線，表明實驗中的問題是:沒有平衡掉摩擦力目前二十三頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點動力學(xué)的兩類基本問題１、已知物體的受力情況，要求確定物體的運動情況２、已知物體的運動情況，要求推斷物體的受力情況

目前二十四頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點動力學(xué)問題的求解１、基本思路加速度是連接”力”和”運動”的橋梁目前二十五頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點２、一般步驟：⑴確定研究對象⑵進行受力情況及運動狀態(tài)分析⑶選取正方向⑷統(tǒng)一單位，代入求解⑸檢驗結(jié)果動力學(xué)問題的求解目前二十六頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點動力學(xué)問題的求解３、注意事項（1）同體（2）同向（3）同時（4）同單位制（SI制）倡導(dǎo)對問題先作定性和半定量分析，弄清問題的物理情景、找到正確解題的關(guān)鍵，以養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)和解題習(xí)慣。目前二十七頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點一個靜止在水平地面上的物體，質(zhì)量是2Kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右運動，物體與水平地面間的滑動摩擦力是4.2N。求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移。一個滑雪的人，質(zhì)量m=75kg，以V0=2m/s的初速度沿山坡勻加速地滑下，山坡的傾角?=300，在t=5s的時間內(nèi)滑下的路程s=60m，求滑雪人受到的阻力(包括滑動摩擦力和空氣阻力)。目前二十八頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點一輛載貨的汽車,總質(zhì)量為4.0×103Kg，運動中所受阻力恒為1.6×103N，在不變的牽引力作用下由靜止啟動，若牽引力為４.8×103N，問：啟動10s后汽車的速度達(dá)到多少？啟動10s內(nèi)汽車的位移是多少？目前二十九頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點木塊質(zhì)量為8kg，放在水平地面上，在2N的水平恒力作用下從靜止開始運動，經(jīng)5s，位移為2.5m。求（1）木塊運動的加速度（2）摩擦力的大?。?）若拉力作用10s后撤去，木塊還能滑行多遠(yuǎn)？目前三十頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點如圖所示，質(zhì)量m=2Kg的物體靜止在光滑的水平地面上，現(xiàn)對物體施加大小F=10N與水平方向夾角θ＝370的斜向上的拉力，使物體向右做勻加速直線運動。已知sin370=0.6,cos370=0.8取g=10m/s2，求物體5s末的速度及5s內(nèi)的位移。目前三十一頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點如圖所示，質(zhì)量m=2Kg的物體靜止在光滑的水平地面上，現(xiàn)對物體施加與水平方向夾角θ＝370的斜向上的拉力F作用，使物體向右做勻加速直線運動。已知sin370=0.6,cos370=0.8取g=10m/s2，第5s末的速度為20m/s,求拉力F的大小。目前三十二頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點如圖所示，質(zhì)量m=2Kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平面的滑動摩擦因數(shù)μ＝0.25?，F(xiàn)對物體施加大小F=10N與水平方向夾角θ＝370的斜向上的拉力，使物體向右做勻加速直線運動。已知sin370=0.6,cos370=0.8取g=10m/s2，求物體第5s末的速度及5s內(nèi)的位移各為多少。目前三十三頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點如圖所示，小物塊以4m/s的初速度從傾角為30o的斜面底端向上滑，物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為，g取10m/s2，斜面足夠長，則：(1)上滑多長時間，速度減小一半？(2)物塊上滑的最大距離是多少?v目前三十四頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點質(zhì)量為100t的機車從停車場出發(fā)，經(jīng)225m后，速度達(dá)到54km／h，此時，司機關(guān)閉發(fā)動機，讓機車進站，機車又行駛125m才停在站上．設(shè)運動阻力不變，求機車關(guān)閉發(fā)動機前所受到的牽引力．目前三十五頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點如圖所示，一質(zhì)量為m=5kg的物體沿水平地面向左運動，與地面間的動摩擦系數(shù)為μ=0.4，當(dāng)物體向左的水平速度為υ1=10m/s開始受到一個水平向右的拉力F=30N作用。g取10m/s2，問(1)經(jīng)過多長時間物體的時間變?yōu)?m/s向右運動?

(2)這段時間內(nèi)物體通過的位移是多大?其方向如何?Fυ目前三十六頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點1000T的列車由車站出發(fā)做勻加速直線運動，列車經(jīng)過100s，通過的路程是1000m，已知運動阻力是車重的0.005倍，求列車機車的牽引力?一顆質(zhì)量為20g的子彈以500m/s的速度擊穿一塊厚度為4cm的固定木塊后，速度變?yōu)?00m/s，求：子彈在穿過木塊時所受的平均阻力.目前三十七頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目，一個質(zhì)量為60kg的運動員，從離水平網(wǎng)面3.2ｍ高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0ｍ高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2ｓ，若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當(dāng)作恒力處理，求此力的大?。╣取10m/s2）。目前三十八頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點一質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，在10N的水平拉力作用下，沿水平地面向右運動。已知物體與水平地面間的滑動摩擦系數(shù)為0.2，求：1)物體的加速度和2s內(nèi)的位移多大？2)如果該拉力改為斜向上37°方向，物體的加速度和2s內(nèi)的位移多大？目前三十九頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點例題剖析：某高度公路列車的最大運行速度可達(dá)270km/h,機車持續(xù)牽引力為157ＫＮ．設(shè)列車的總質(zhì)量為100t,列車所受阻力為重力的０.1．如果列車受該持續(xù)牽引力牽引做勻加速直線運動，列車從開始啟動到列車達(dá)到最大運行速度共需要多長時間？目前四十頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點迷你實驗：

解析：由于小球要隨瓶子向右做勻加速直線運動，根據(jù)矢量性即合外力應(yīng)與加速度方向相同可知合力水平向右，對其進受力分析可知小球在水平方向會有偏離．目前四十一頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點例題剖析：目前四十二頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點如圖1所示為豎直平面內(nèi)的半徑為R的圓環(huán)，AB是它的豎直直徑，AC是光滑的斜面軌道。一個小球從A點由靜止開始沿AC斜面滑下，求下滑的時間。目前四十三頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點

拓展：在圖3中，AB是圓的豎直直徑，小球沿不同的光滑斜面軌道由靜止下滑，所需的時間相等。目前四十四頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點牛頓運動定律的

應(yīng)用（二）目前四十五頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點

一、共點力物體的平衡：1、平衡狀態(tài)：2、平衡條件：

一個物體在共點力作用力下，如果保持

靜止或者做勻速直線運動，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。靜止或

勻速直

線運動△V＝0a=0F合＝0目前四十六頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點共點力作用下物體的平衡條件：

合外力為零F合=0

1、二力平衡條件：兩個力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。目前四十七頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點2、三力平衡條件

任意兩個力的合力與第三個大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。

目前四十八頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點例題1、圖中重物的質(zhì)量為m，輕細(xì)線AO和BO的A、B端是固定的，平衡時AD是水平的，BO與水平面的夾角為θ．求AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小目前四十九頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點練習(xí)

如圖所示，用兩根繩子懸掛一個重力為20N的物體，物體處于靜止。求兩繩中的張力分別為多大？30°60°目前五十頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點物體受三個不平行外力作用而平衡，則這三個力的作用線必在同一平面內(nèi)且為共點力GTFGN1N2

三力匯交原理目前五十一頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點3、多力平衡條件當(dāng)物體受到幾個力共點力的作用而平衡時，其中的任意一個力必定與余下的其它力的合力等大反向。正交分解法Fx=0Fy=0目前五十二頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點如圖所示，某物體在四個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，若將F4＝5N的力沿逆時針方向轉(zhuǎn)動900，其余三個力的大小和方向都不變，則此時物體所受合力為（）A、0B、10NC、D、●F4F3F2F1C目前五十三頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點課堂訓(xùn)練1、如圖，已知；G=20N、α=370、μ=0.5，求：1）使物體沿豎直墻壁勻速向下運動的推力F=？

2）當(dāng)F=25N時，物體靜止，求此時物體受到的摩擦力？

目前五十四頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點2、木塊質(zhì)量為m，放在斜面傾角為α的斜面上，物體恰好勻速下滑，則：（1）物體與斜面間的動摩擦因素μ=？

（2）現(xiàn)使物體沿斜面勻速上滑，需對木塊施加多少沿斜面向上的推力？

目前五十五頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點課堂訓(xùn)練3、如圖，已知：α=450、β=300、G=100N，求：（1）兩繩拉力各為多少？

（2）若繩1的最大拉力為300N，繩2的最大拉力為400N，則所掛物體最重為多少？

目前五十六頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點目前五十七頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點【幾個概念】1.實重——物體實際受到的重力大小稱為實重。(即真實重量)2.視重——測量出來的重力大小稱為視重。(即表現(xiàn)出來的重量)3.超重——視重大于實重，稱為超重。4.失重——視重小于實重，稱為失重。5.

完全失重——視重等于零，稱為完全失重?！咎貏e提醒】——無論是超重、失重還是完全失重，物體所受到的重力是不變的。不同的只是重力的作用效果。目前五十八頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點aF’F（一）超重現(xiàn)象設(shè)重物的質(zhì)量為m，彈簧秤和重物以加速度a一起加速上升。對彈簧秤下重物受力分析如圖：由牛頓第二定律得F合=F—G=ma故：F=G+ma>G由牛頓第三定律可知：物體對彈簧秤的拉力F’=F>G總結(jié)：當(dāng)物體存在向上的加速度時，它對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象。理論分析mg目前五十九頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點（二）失重現(xiàn)象設(shè)重物的質(zhì)量為2Kg，和彈簧秤以2m/s2的加速度一起加速下降。(g=10m/s2)對重物受力分析如圖：由牛頓第二定律得F合=G—F=ma故：F=G—F合=mg—ma=16N<20N由牛頓第三定律可知，物體對彈簧秤的拉力F’=F<G總結(jié)：當(dāng)物體存在向下的加速度時，它對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為失重現(xiàn)象。理論分析F’amgF思考：如果加速度a=g，則F’=？目前六十頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點（三）完全失重

當(dāng)彈簧秤和重物以加速度a=g豎直加速下降時，F(xiàn)=G—mg=0,物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ榱?，這就是“完全失重”現(xiàn)象。解：當(dāng)可樂瓶自由下落時，可樂瓶中的水處于完全失重狀態(tài)，水的內(nèi)部沒有壓力，故水不會流出。但可樂瓶中水的重力仍然存在，其作用效果是用來產(chǎn)生重力加速度。例1：一個盛滿水的可樂瓶底部有一小孔，靜止在手中時，水會流出；如果突然松手，讓可樂瓶自由下落時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？為什么？g理論分析目前六十一頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點下面所示的情況中，對物體m來說，哪幾種發(fā)生超重現(xiàn)象？哪幾種發(fā)生失重現(xiàn)象？mvamvamvamav甲乙丙丁N<G失重N>G超重N<G失重N>G超重總結(jié)：物體具有豎直向上的加速度，即處于超重狀態(tài)；物體具有豎直向下的加速度，即處于失重狀態(tài)。與運動的方向無關(guān)。GNGNGNGN目前六十二頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點1、超重和失重是一種物理現(xiàn)象。2、視重是指支持物對物體的支持力（或懸掛物對物體的拉力），是可以改變的。3、物體的重力與運動狀態(tài)無關(guān)，不論物體處于超重還是失重狀態(tài)，重力不變。規(guī)律：視重>重力a豎直向上超重狀態(tài)視重<重力a豎直向下失重狀態(tài)超重還是失重由a方向決定，與v方向無關(guān)本節(jié)內(nèi)容總結(jié)目前六十三頁\總數(shù)七十八頁\編于十八點