1、1第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律动力学的奠基者动力学的奠基者 英国科学家牛顿英国科学家牛顿(1643-1727)牛顿第一定律：牛顿第一定律：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。牛顿第一定律：牛顿第一定律：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。力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因感受实例加速度加速度a与力与力F有有关关感受实例加速度加速度a与与质量质量m有有关关F1赛车从赛车从0加速到时速加速到时速100公里只需公里只需2.3秒秒质量是惯性大小的量度质量是惯性大小的量度 物体的加速度a与所受到的
2、合外力F、物体质量m有怎样的定量关系？研究方法：研究方法：保持保持m不变，研究不变，研究a 与与F的关系的关系; 保持保持F不变，研究不变，研究a与与m的关系。的关系。明确几个问题明确几个问题:2.如何由实验得出结论?1.怎么设计这个实验?1.测量哪些量?2.怎么测量?数据处理：m不变时，a与F关系；F不变时，a与m关系。 a、F、m m： a:F:天平求出物体所受的合力实验设计实验设计: 参考方案一参考方案一:用用打点计时器打点计时器探究探究小车小车:打点计时器打点计时器:测量小车运动过程中的加速度测量小车运动过程中的加速度钩码钩码:重力提供拉力重力提供拉力研究对象研究对象,可用天平称其质量
3、可用天平称其质量合力合力F=?GFNFf有摩擦力影响有摩擦力影响平衡摩擦力： 钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到钩码重力近似等于绳子拉力，用以表示小车受到的合外力的合外力FGG1FNfG1平衡摩擦力平衡摩擦力f。 实验中的实验中的F应为物体所受的合力，应为物体所受的合力， 如何处理小车所受的摩擦力如何处理小车所受的摩擦力？平衡摩擦力平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块 薄木薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判），持
4、匀速运动状态（通过在纸带上打出的点迹是否均匀来判），这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。在斜面方向上的分力平衡。实验步骤实验步骤:1.用天平测出小车的质量。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。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
5、小车，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。测出一组数据。4.改变钩码质量，多测几组数据。改变钩码质量，多测几组数据。5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。实验设计二：实验设计二： 设计对比实验设计对比实验设计方案设计方案保持小车质量不变不变保持力光电门光电门数字计时器数字计时器拓展探究拓展探究光电门光电门1光电门光电门2挡光板挡光板xX/t参考方案三参考方案三:利用气垫导轨来探究利用气垫导轨来探究2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva120实验结论？实验结论？1、加速度与力的关系、加速度
6、与力的关系2、加速度与质量的关系、加速度与质量的关系猜想实验16实验结论：实验结论：Fama1在在F一定的情况下，加速度与质量成反比，一定的情况下，加速度与质量成反比，即即在在m一定的情况下，加速度与力成正比，一定的情况下，加速度与力成正比，即即1关于关于“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验，下的实验，下列说法中符合实际的是列说法中符合实际的是 ()A通过同时改变小车的质量通过同时改变小车的质量m及受到的拉力及受到的拉力F的研究，的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，通过保持
7、小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系速度、力、质量三者之间的关系课堂练习课堂练习2、在做、在做“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与
8、力、质量的关系”的实验时，的实验时， 某学生某学生将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他将实验装置如图所示安装，准备接通电源后开始做实验，但他的装置图中有两个明显的错误，请你指出来：的装置图中有两个明显的错误，请你指出来：（1） （2）没有平衡摩擦力没有平衡摩擦力打点计时器应使用低压交流电源打点计时器应使用低压交流电源3某同学在某同学在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测的实验中，测得小车的加速度得小车的加速度a和拉力和拉力F的数据如下表所示：的数据如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(ms2)0.110.190.290
9、.400.51(1)根据表中的数据在图实根据表中的数据在图实49所示的坐标中作出所示的坐标中作出aF图象；图象；(2)图象的斜率的物理意义是图象的斜率的物理意义是_；(3)图象图象(或延长线或延长线)与与F轴的截距的物理意义是轴的截距的物理意义是_；(4)小车和砝码的总质量为小车和砝码的总质量为_ kg.解析：解析：(1)选取适当的标度，作出选取适当的标度，作出aF图象如图所示图象如图所示(2)由由FMa得得aF/M ，可见图象的斜率为小车和砝码的总，可见图象的斜率为小车和砝码的总质量的倒数质量的倒数(3)图象与图象与F轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小轴的截距表示加速度恰好为零时的拉力，也即是小车受到的阻力，大小为车受到的阻力，大小为0.1 N.(4)由图可知图线斜率由图可知图线斜率k1(kg1)，由，由k 1/M可得：可得：M1 kg.2022-4-1821如何测量加速度如何测量加速度a:1.直接测量2.间接比较构建一匀变速直线运动打点计时器光电门对应对应仪器仪器控制运动时间t相同 a与x成正比,用x比较a的大小
