實驗探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系x

第四章牛頓運動定律第二節(jié)實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系高中物理必修11、能運用基本的測量方法測量加速度大小，并進行實際操作。學(xué)習(xí)目標(biāo)2、通過探究認(rèn)識到加速度與外力和質(zhì)量有關(guān)，并能與生活中的經(jīng)驗相聯(lián)系。3、對影響加速度大小的因素進行合理的假設(shè)和判斷，得出自己的結(jié)論。4、理解加速度與物體受到的合外力、物體質(zhì)量的定量關(guān)系。一、影響加速度的因素

牛頓第一定律告訴我們，當(dāng)物體受到外力作用時，物體的速度會發(fā)生改變，但它無法解釋速度會怎樣改變。速度改變的快慢由加速度來描述。因此探尋物體力與運動之間規(guī)律的出發(fā)點，是考慮加速度與什么因素有關(guān)。

列車起動時，速度是緩慢增加的，加速度較小。影響加速度的原因是列車牽引力不夠大還是列車質(zhì)量太大呢？二、加速度大小的測量

通過我們?nèi)粘５囊恍┙?jīng)驗可以知道，物體所獲得的加速度與物體的受力情況和物體的質(zhì)量都有關(guān)系。加速度是不能直接測量的物理量，只能通過對時間、位移等的測量間接求得。由初速度為零的勻加速直線運動的位移公式：

式中通過對時間和位移進行測量，再通過計算可以得出加速度的大小。三、加速度與物體所受合力的關(guān)系

研究加速度與合力的關(guān)系時，保持質(zhì)量不變，如圖：改變拉力（砝碼質(zhì)量）并使得每次實驗中小車質(zhì)量與砝碼質(zhì)量之和保持不變，測量系統(tǒng)的加速度。

當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變，物體受到的合外力逐漸增大時，其加速度將逐漸增大；反之，物體受到的合外力逐漸減小時，其加速度將逐漸減小。四、加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系

研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，保持拉力（砝碼質(zhì)量）不變，改變小車的質(zhì)量，則系統(tǒng)的質(zhì)量為小車質(zhì)量加砝碼質(zhì)量，測量系統(tǒng)的加速度。

物體所受合外力大小保持不變時，物體質(zhì)量越大，其加速度將越小，反之，物體質(zhì)量越小，加速度將越大。例題1、下列敘述的各種情況中，物體運動狀態(tài)不發(fā)生變化的是：

A、豎直上拋的物體至最高點時

B、靜止在加速行駛的汽車車箱里的物體

C、不停地行進在摩擦力不計的水平冰面上的物體

D、站在勻速上升的電梯中的人分析：

物體運動狀態(tài)變化指的是速度變化，是一個過程，考慮的是某一瞬間與接下來的另一瞬間物體運動狀態(tài)是否相同，若相同，運動狀態(tài)不變，否則就發(fā)生了變化?；诖耍Q直上拋到最高點的物體雖然此時速度為零，但因為加速度（即重力）的原因，下一瞬間，速度不為零，因此物體在此位置時運動狀態(tài)處在變化之中，所以正確選項為CD。例題2、下列哪些情況中物體的運動狀態(tài)一定發(fā)生了變化：

A、運動物體的位移大小變化

B、運動物體的速度大小變化

C、運動物體的速度方向變化

D、運動物體的位移方向變化分析：

物體速度的大小或方向變化是物體運動狀態(tài)改變的具體體現(xiàn)，勻速直線運動的物體位移大小足在變化，但運動狀態(tài)卻不一定會變，比如勻速直線運動。若運動物體位移方向發(fā)生了變化，則意味著速度方向發(fā)生了變化。BCD練習(xí)1、物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，則：

A、物體的慣性大小一定發(fā)生了改變

B、物體所受外力一定發(fā)生了改變

C、物體的加速度一定發(fā)生了改變

D、物體的速度一定發(fā)生了改變D2、以下說法正確的是：

A、受合外力越大的物體，物體的運動狀態(tài)改變越快

B、物體同時受到幾個外力作用時，其運動狀態(tài)可能保持不變

C、物體的運動狀態(tài)改變時，物體一定受到外力作用

D、物體的運動狀態(tài)改變時，物體所受的外力也會隨之發(fā)生變化BC五、探究實驗

研究加速度與質(zhì)量、合外力的關(guān)系時，小車與木板間的摩擦力是導(dǎo)致誤差的主要原因。使用氣墊導(dǎo)軌進行實驗時，摩擦力很小，可以認(rèn)為沒有摩擦。1.氣墊導(dǎo)軌2、加速度與力的定量關(guān)系

讓滑塊在砝碼拉力的作用下做加速運動，保持滑塊質(zhì)量不變，通過增減砝碼的數(shù)量來改變拉力的大小。氣墊導(dǎo)軌的安裝與調(diào)試1、調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的水平。2、檢查導(dǎo)軌上的通氣孔是否暢通。3、在通氣的狀態(tài)下，輕推滑塊，檢查滑塊是否可以勻速滑動。4、檢查滑塊滑過光電門時，是否可以正確計時。3、計算方法

通過砝碼拖動滑塊的運動是初速度為零的勻加速直線運動。數(shù)字計時器記錄的只有時間。要求加速度還需要知道其它的物理量。砝碼質(zhì)量M/kg滑塊所受拉力大小的近似值F/N滑塊通過光電門2的速度v2/(m·s-1)滑塊通過光電門2的速度v2/(m·s-1)兩光電門間的距離s/m滑塊加速度的計算值a/(m·s-2)M=

kg

光電門對時間的記錄是非常準(zhǔn)確的，如果能測得擋光片的寬度ΔL和擋光片經(jīng)過光電門的時間Δt，就可以求得擋光片通過光電門的平均速度。如果擋光片不是很寬，可以認(rèn)為這個速度就是擋光片通過光電門的瞬時速度。3、計算方法

利用光電門記錄擋光片從通過第一個光電門到通過第二個光電門的時間T。

實驗中：砝碼的重力是砝碼和滑塊加速運動的合外力，砝碼的重力使得砝碼和滑塊產(chǎn)生加速度，產(chǎn)生的加速度越大，需要的力也越大，因此加速度越大時，砝碼的重力與砝碼通過細(xì)繩拉滑塊的力差別就越大。

因此，進行實驗時，砝碼的質(zhì)量不應(yīng)過大。4、加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系

測量加速度與質(zhì)量的定量關(guān)系時，方法同樣是采用控制變量的方法，即維持滑塊所受的拉力不變，通過在滑塊上增加或減小橡皮泥來改變滑塊的質(zhì)量?；瑝K(含橡皮泥)的質(zhì)量M/kg滑塊通過光電門1的速度v1/(m·s-1)滑塊通過光電門2的速度v2/(m·s-1)兩光電門間的距離s/m滑塊加速度的計算值a/(m·s-2)F=

N5、實驗數(shù)據(jù)的圖象表示

通過對數(shù)據(jù)的記錄，可以得到如上圖所示的a—F、a—m、a—1/m圖象

在誤差許可的范圍內(nèi)，a—F、a—1/m所連接的圖線都是直線，說明了加速度與合外力、質(zhì)量間的關(guān)系。6、注意1、掌握利用新的設(shè)備(氣墊導(dǎo)軌)的要領(lǐng)，學(xué)生操作和記錄數(shù)據(jù)2、加速度與力的關(guān)系是：當(dāng)質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比。3、加速度與