第四章第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)力學(xué)的奠基者動(dòng)力學(xué)的奠基者 英國科學(xué)家牛頓英國科學(xué)家牛頓(1643-1727)牛頓第一定律：牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。牛頓第一定律：牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。力是產(chǎn)生加速度的原因力是產(chǎn)生加速度的原因感受實(shí)例加速度加速度a a與力與力F F有有關(guān)關(guān)感受實(shí)例加速度加速度a a與與質(zhì)量質(zhì)量m m有關(guān)有關(guān)F1賽車從賽車從0加速到時(shí)速加速到時(shí)速100公里只需公里只需2.3秒秒質(zhì)量是慣性大小的量度質(zhì)量是慣性大小的量度 物體的加速度a與所受到的合外力F、物體質(zhì)量m有怎樣的定量關(guān)系？研究方法：研究方法：保持保持m不變，研究不變，研究a 與與F的關(guān)系的關(guān)系; 保持保持F不變，研究不變，研究a與與m的關(guān)系。的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證思考：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思考：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?事實(shí)是不是這樣呢？事實(shí)是不是這樣呢？m一定，一定， a F； F一定，一定， a1/m。明確幾個(gè)問題明確幾個(gè)問題:2.如何由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論如何由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論?1.怎么設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)怎么設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?1.測(cè)量哪些量測(cè)量哪些量?2.怎么測(cè)量怎么測(cè)量?數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理：m不變時(shí)，不變時(shí)，a與與F關(guān)系；關(guān)系；F不變時(shí)，不變時(shí)，a與與m關(guān)系。關(guān)系。 a、F、m m： a:F:天平天平求出物體所求出物體所受的合力受的合力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì): 參考方案一參考方案一:用用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究探究小車小車:打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)計(jì)時(shí)器:測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的加速度鉤碼鉤碼:重力提供拉力重力提供拉力研究對(duì)象研究對(duì)象,可用天平稱其質(zhì)量可用天平稱其質(zhì)量合力合力F=?GFNFf平衡摩擦力： 鉤碼重力鉤碼重力近似近似等于繩子拉力，用以表示小車受到等于繩子拉力，用以表示小車受到的合外力的合外力FGG1FNfG1平衡摩擦力平衡摩擦力f。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟:1.用天平測(cè)出小車的質(zhì)量。用天平測(cè)出小車的質(zhì)量。2.安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在小車上裝好紙帶，紙帶另一端穿過計(jì)時(shí)器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。過計(jì)時(shí)器限位孔，調(diào)整木板傾斜程度，平衡摩擦力。3.控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連（鉤碼控制小車質(zhì)量不變，用細(xì)線將鉤碼與小車相連（鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車，質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量），打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車，測(cè)出一組數(shù)據(jù)。測(cè)出一組數(shù)據(jù)。4.改變鉤碼質(zhì)量，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。改變鉤碼質(zhì)量，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。5.控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測(cè)幾組數(shù)據(jù)。控制鉤碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量，再測(cè)幾組數(shù)據(jù)。演示實(shí)驗(yàn)：演示實(shí)驗(yàn)：探究加速度探究加速度a與力與力F的關(guān)系的關(guān)系Excel數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集與處理演示實(shí)驗(yàn)：演示實(shí)驗(yàn)：探究加速度探究加速度a與質(zhì)量與質(zhì)量m的關(guān)系的關(guān)系Excel數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：m一定時(shí)，aFF一定時(shí)，a1/m實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)二：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)二： 設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案保持小車質(zhì)量不變不變保持力光電門光電門數(shù)字計(jì)時(shí)器數(shù)字計(jì)時(shí)器拓展探究拓展探究光電門光電門1 1光電門光電門2 2擋光板擋光板xX/t參考方案三參考方案三:利用氣墊導(dǎo)軌來探究利用氣墊導(dǎo)軌來探究2222021()()22xxvvttaxxttxtxtvva120課堂小結(jié)課堂小結(jié) 本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，采用控制變本節(jié)課以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，采用控制變量法進(jìn)行研究，根據(jù)已掌握的物理知量法進(jìn)行研究，根據(jù)已掌握的物理知識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探索物理規(guī)律是物識(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，探索物理規(guī)律是物理學(xué)研究的重要方法。理學(xué)研究的重要方法。1關(guān)于關(guān)于“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，下的實(shí)驗(yàn)，下列說法中符合實(shí)際的是列說法中符合實(shí)際的是 ()A通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量通過同時(shí)改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力及受到的拉力F的研究，的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變受力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加改變受力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系課堂練習(xí)課堂練習(xí)2 2、在做、在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，的實(shí)驗(yàn)時(shí)， 某學(xué)生某學(xué)生將實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示安裝，準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)，但他將實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示安裝，準(zhǔn)備接通電源后開始做實(shí)驗(yàn)，但他的裝置圖中有兩個(gè)明顯的錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出來：的裝置圖中有兩個(gè)明顯的錯(cuò)誤，請(qǐng)你指出來：（1） （2）沒有平衡摩擦力沒有平衡摩擦力打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使用低壓交流電源3某同學(xué)在某同學(xué)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得小車的加速度得小車的加速度a和拉力和拉力F的數(shù)據(jù)如下表所示：的數(shù)據(jù)如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(ms2)0.110.190.290.400.51(1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖實(shí)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖實(shí)49所示的坐標(biāo)中作出所示的坐標(biāo)中作出aF圖象；圖象；(2)圖象的斜率的物理意義是圖象的斜率的物理意義是_；(3)圖象圖象(或延長線或延長線)與與F軸的截距的物理意義是軸的截距的物理意義是_；(4)小車和砝碼的總質(zhì)量為小車和砝碼的總質(zhì)量為_ kg.解析：解析：(1)選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，作出選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，作出aF圖象如圖所示圖象如圖所示(2)由由FMa得得aF/M ，可見圖象的斜率為小車和砝碼的總，可見圖象的斜率為小車和砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)質(zhì)量的倒數(shù)(3)圖象與圖象與F軸的截距表示加速度恰好為零時(shí)的拉力，也即是小軸的截距表示加速度恰好為零時(shí)的拉力，也即是小車受到的阻力，大小為車受到的阻力，大小為0.1 N.(4)由圖可知圖線斜率由圖可知圖線斜率k1(kg1)，由，由k 1/M可得：可得：M1 kg.如何測(cè)量加速度如何測(cè)量加速度a:1.直接測(cè)量2.間接比較構(gòu)建一勻變速直線運(yùn)動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器光電門0vvat20220122xv tatvvax對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)儀器儀器20210,22vxatxat控制運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同 a與x成正比,用x比較a的大小