實驗探究牛頓第二定律

高中物理 必修,牛頓運動定律,復習引入；,1,、作用力與反作用力的概念,2,、作用力與反作用力總是等大、反向、共線、異物、共存亡、同性質的；,3,、作用力與反作用力和平衡力的聯系與區(qū)別。,某同學用打點計時器測定加速度，在得到的紙帶上選取七個計數點（相鄰兩個計數點之間還有四個點未畫出）,如圖所示，圖中,x,1,=4.81cm,，,x,2,=5.29cm,x,3,=5.76cm,，,x,4,=6.25cm,，,x,5,=6.71cm,，,x,6,=7.21cm,。已知打點計時器所用交流電頻率為,50Hz,，求,CDEF,四點的瞬時速度。填于表格中；求加速度的大?。ńY果保留兩位有效數字）。,A,B,C,D,E,F,G,x,1,x,2,x,3,x,4,x,5,x,6,紙帶分析,1,：瞬時速度的求解,圖中,x,1,=4.81cm,，,x,2,=5.29cm,x,3,=5.76cm,，,x,4,=6.25cm,，,x,5,=6.71cm,，,x,6,=7.21cm,V,c,=V,D,=,V,E,=V,F,=,A,B,C,D,E,F,G,x,1,x,2,x,3,x,4,x,5,x,6,瞬時速度,C,D,E,F,（,m/s,）,0.55,0.60,0.65,0.70,紙帶分析,2,：加速度的求解,瞬時速度,C,D,E,F,（,m/s,）,0.55,0.60,0.65,0.70,紙帶分析,2,：加速度的求解,2.,逐差法求加速度（偶數組）,圖中,x,1,=4.81cm,，,x,2,=5.29cm,x,3,=5.76cm,，,x,4,=6.25cm,，,x,5,=6.71cm,，,x,6,=7.21cm,。,x,1,=,x,4,-,x,1,=3,a,1,T,2,a,1,=,（,x,4,-,x,1,）,/3,T,2,x,2,=,x,5,x,2,=3,a,2,T,2,a,2,=,（,x,5,x,2,）,/3,T,2,x,3,=,x,6,x,3,=3,a,3,T,2,a,3,=,（,x,6,x,3,）,/3,T,2,A,B,C,D,E,F,G,x,1,x,2,x,3,x,4,x,5,x,6,復習思考,2,實驗,:,探究加速度與力、質量的關系,牛頓第一定律,從牛頓第一定律你能做出那些思考？,物體運動狀態(tài)改變的原因是什么,運動狀態(tài)變化,速度變化,加速度,力,迫使,表現為,產生,產生,力是產生加速度的原因,問題,影響物體加速度的因素？,生活實例,物體的加速度與物體所受外力以及物體的質量有關,事實說明：,m,一定時，,F,大，加速度大,F,一定時，,m,大，加速度小,a,、,F,、,m,間的定關系？,猜想,基于簡單的原則,m,一定時，,F,大，加速度大,a,F,猜,F,一定時，,m,大，加速度小,猜,a,1,m,實驗探究,加速度,a,與合外力,F,的關系,實驗設計,保持物體質量不變，改變物體所受外力，分析加速度,a,與外力,F,的關系,控制變量,1,裝置設計,2,紙帶,小車,托盤,問題,1,如何測量加速度？,問題,2,如何測量小車受到的拉力？,問題,3,如何減小摩擦力的影響？,實驗探究,實驗過程,3,（,1,）用天平測出小車和小盤的質量,M,和,m,，并把,數據記錄下來,(,要求：,M,m,),說明：,M,為小車以及小車上的砝碼的總質量,m,為小盤以及小盤上的砝碼的總質量,注意,:,只有當小車的質量遠大于小盤和砝碼的總質量時,小車所受拉力,F,才近似等于盤和砝碼的總重力,.,即,M,m,時，,F=mg,實驗探究,實驗過程,3,（,1,）用天平測出小車和小盤的質量,M,和,m,，并把,數據記錄下來,(,要求：,M,m,),（,2,）按實驗裝置圖把實驗器材安裝好，但不要把,懸掛小盤的細繩系在小車上,（,3,）平衡摩擦力,（,4,）把細繩系在小車上，并繞過定滑輪，先接通,電源再放開小車，取下紙帶，并標注牽引力,（,5,）保持小車質量不變，在小盤內放入質量為,m,1,的小物體，重復上述實驗,（,6,）重復上述實驗多次后，停止實驗，整理器材,實驗探究,數據處理,數據采集,1,在上述實驗的每條紙帶上都選取一段比較理想（一般舍頭去尾）的部分，選擇計數點，測量相應的位移，計算打每條紙帶的加速度,a,i,(,i,=1,、,2,、,),，并記錄在表格中,小車質量,M,=kg,次數,牽引力,F/,N,F,=(,m+m,i,),g,加速度,a/,（,m,/s,2,）,1,2,3,4,5,實驗探究,數據處理,數據分析,2,用縱坐標表示加速度,a,，橫坐標表示牽引力,F,作,a,F,圖象,次數,牽引力,F,/N,加速度,a,1,2,3,4,5,0.20,0.30,0.40,0.50,0.60,0.30,0.10,0.15,0.21,0.26,F,/N,a,/ms,2,0,0.10,0.20,0.30,0.40,0.20,0.40,0.60,a,F,圖象是一條過原點的傾斜直線,a,F,實驗探究,加速度,a,與物體的質量,m,的關系,控制變量,1,實驗設計,保持小車所受合外力不變，改變小車的質量,m,，分析加速度,a,與質量,m,的關系,裝置設計,2,實驗探究,實驗過程,3,（,1,）用天平測出小車質量,M,，并把數據記錄下來,（,2,）按實驗裝置圖把實驗器材安裝好，但不要把,懸掛小盤的細繩系在小車上,（,3,）平衡摩擦力,（,4,）把細繩系在小車上，并繞過定滑輪，先接通,電源再放開小車，取下紙帶，標注小車質量,（,5,）保持小盤質量不變，在小車增加砝碼質量為,m,1,，重復上述實驗,（,6,）重復上述實驗多次后，停止實驗，整理器材,實驗探究,數據處理,數據采集,1,在上述實驗的每條紙帶上都選取一段比較理想（一般舍頭去尾）的部分，選擇計數點，測量相應的位移，計算打每條紙帶的加速度,a,i,(,i,=1,、,2,、,),，并記錄在表格中,牽引力,F,=N,次數,小車質量,m,=(,M+m,i,)/K,g,加速度,a/,m,s,2,1,2,3,4,5,實驗探究,數據處理,數據分析,2,次數,小車質量,m,加速度,a,1,2,3,4,5,問題,1,a,m,為曲線能否說明,a,與,m,成反比？,問題,2,如何進步研究？,a,0,m,a,0,m,m,1,實驗結論,3,a,圖象是一條過原點的傾斜直線,1,m,說明：在牽引力一定時，,a,與,m,成反比,氣墊導軌裝置,你是否還有其他的實驗方案,?,當鉤碼的質量遠小于小車的質量時，小車與木板間的摩擦阻力就不能忽略了,這個問題如何解決？,平衡摩擦力問題,F,a,0,某同學根據測量數據畫出,a-F,圖線，表明實驗中的問題是,:,沒有平衡掉摩擦力,F,a,0,a,0,m,m,1,1,、要平衡小車的摩擦力,;,2,、拉小車的鉤碼質量應遠小于小車的質量,;,3,、圖象法處理實驗數據技巧,.,課堂小結：注意,課堂總結,力是產生加速度的原因,在物體質量一定時，,其加速度與所受合外力成正比,在物體所受外力一定時，,其加速度與質量成反比,