《2019-2020學(xué)年高中物理 第4章 力與運動 第2節(jié) 影響加速度的因素 第3節(jié) 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系學(xué)案（含解析）粵教版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第4章 力與運動 第2節(jié) 影響加速度的因素 第3節(jié) 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系學(xué)案（含解析）粵教版必修1（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二節(jié) 影響加速度的因素 第三節(jié) 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.了解氣墊導(dǎo)軌減小摩擦的原理和光電門及數(shù)字計時器在實驗中的作用2.知道加速度大小與力有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)3.會用“控制變量法”探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系(重點)4.了解用圖象表示加速度與質(zhì)量、加速度與力之間的關(guān)系(難點) 一、影響加速度的因素1加速度的測量(1)在實驗中加速度不能直接測量，可以通過直接測量時間和位移間接地測量加速度(2)由靜止開始做勻變速直線運動的物體，位移sat2，測出位移s和時間t，則它的加速度a2加速度與物體的受力和質(zhì)量之間的關(guān)系(1)在確定加速度與物體的受力情況、物體的質(zhì)量之

2、間的關(guān)系時，我們一般采用控制變量法，即先保持一個量不變，測量另外兩個量之間關(guān)系的方法(2)在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，要保持物體所受合外力不變，而改變物體的質(zhì)量設(shè)斜面與水平桌面的夾角為，小車的質(zhì)量為M，把小車放在斜面上，忽略小車與斜面間的摩擦，則小車所受合外力大小為Mgsin_，增大小車的質(zhì)量而保持合外力不變，需要減小夾角.結(jié)論：當(dāng)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，反之則越大二、探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系1實驗裝置(如圖所示)氣墊導(dǎo)軌：減少軌道摩擦光電門：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L和擋光片經(jīng)過光電門的時間t，就可以求得擋光片通過光電門

3、的平均速度如果擋光片很窄，可以認(rèn)為這個速度就是擋光片通過光電門的瞬時速度2實驗原理：實驗的基本思想控制變量法(1)保持研究對象即滑塊的質(zhì)量不變，改變鉤碼的數(shù)量，即改變拉力，探究加速度與所受合外力之間的定量關(guān)系(2)保持滑塊的受力不變，研究加速度與質(zhì)量之間的定量關(guān)系3實驗數(shù)據(jù)的圖象表示通過對數(shù)據(jù)的記錄和分析，可以得到aF、a的圖象，在誤差允許范圍內(nèi)，aF、a圖線都是直線，說明了加速度與合外力、質(zhì)量之間的關(guān)系1思考判斷(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗是通過同時改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F的研究，歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系()(2)探究a、F、m的關(guān)系

4、的實驗，是通過先保持小車質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系，再保持小車受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出a、F、m三者之間的關(guān)系()(3)物體所受的合外力越大，物體的加速度一定越大()(4)物體的質(zhì)量越大，物體的加速度一定越小()(5)物體所受的合外力越大，質(zhì)量越小，則物體的加速度一定越大()2在“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的實驗中，采用的研究方法是()A理想實驗法B控制變量法C替代法 D類比法B在研究三個物理量之間的關(guān)系時，先讓其中一個量不變，研究另外兩個量之間的關(guān)系，最后總結(jié)三個量之間的關(guān)系，這種方法叫控制變量法故選項B正確3在“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，下列說法中

5、正確的是()A同時測出物體的質(zhì)量、加速度和力，能容易發(fā)現(xiàn)三者之間的關(guān)系B保持物體的質(zhì)量不變，一定要測出加速度的數(shù)值，才能找出加速度與力的關(guān)系C可以利用物體做自由落體運動來探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系D如果加速度與力的圖象是一條過原點的傾斜直線，則加速度與力成正比D判斷三個量之間的關(guān)系時，應(yīng)保持一個量不變，來探究另兩個量之間的關(guān)系，即采取控制變量法，A錯；本實驗只是探究兩個量之間的關(guān)系，只要找到二者之間的比例關(guān)系即可，不一定要測出加速度的具體數(shù)值，B錯；自由落體運動加速度恒為g，不隨質(zhì)量而變化，C錯影響加速度的因素1.探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系(1)探究目的驗證猜想：小車質(zhì)量保持不變時，小車所受

6、合外力越大，加速度越大；反之合外力越小，加速度越小(2)探究實驗設(shè)計如圖所示，讓小車從斜面上由靜止釋放；記下小車的運動時間t；從斜面上讀出小車的位移s；由a可求出小車的加速度；改變斜面與水平面的夾角，可以改變小車受到的合力大小，重做上面的實驗(3)探究結(jié)論當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變時，物體受到的合外力逐漸增大，其加速度將逐漸增大；反之，物體受到的合外力逐漸減小，其加速度也逐漸減小加速度的方向與合外力的方向相同2探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系(1)探究目的驗證猜想：小車所受合外力不變時，小車的質(zhì)量越大，加速度就越?。环粗?，質(zhì)量越小，加速度就越大(2)探究實驗設(shè)計把小車放在斜面上，用彈簧測力計沿斜面向上拉小

7、車，使小車保持靜止或做勻速直線運動，記下彈簧測力計的示數(shù)將小車從斜面上由靜止釋放，用秒表記錄小車的運動時間并讀出小車的位移由a可求出小車的加速度在小車上增加砝碼，重復(fù)實驗(3)探究結(jié)論當(dāng)物體所受合外力保持不變時，小車的質(zhì)量越大，其加速度越小，反之則越大【例1】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”活動中，某小組設(shè)計了如圖所示的實驗裝置圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實驗時通過控制裝置使兩小車同時開始運動，然后同時停止(1)在安裝實驗裝置時，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使_；在實驗時，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量_小車的質(zhì)量(

8、選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)(2)本實驗通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因為_.解析：(1)拉小車的水平細(xì)線要與軌道平行只有在砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時，才能認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線拉小車的力(2)對初速度為零的勻加速直線運動，時間相同時，根據(jù)sat2，得.答案：(1)細(xì)線與軌道平行(或水平)遠(yuǎn)小于(2)兩小車從靜止開始做勻加速直線運動，且兩小車的運動時間相等控制變量法加速度的大小既與物體受到的力的大小有關(guān)，也與物體的質(zhì)量有關(guān)，研究a與F及物體的質(zhì)量m間的關(guān)系時，質(zhì)量m與力F不能同時改變，應(yīng)控制物體的質(zhì)量m不變研究a與F的關(guān)系，控制F不變研究

9、a與m的關(guān)系，即采用控制變量法1甲、乙兩個實驗小車，在同樣的合外力作用下，甲車產(chǎn)生的加速度是1.5 m/s2，乙車產(chǎn)生的加速度是4.5 m/s2，甲車的質(zhì)量m甲和乙車的質(zhì)量m乙之比為()A13B31C11 D無法確定B在同樣的合外力作用下物體的加速度與它的質(zhì)量成反比.3，故B項正確探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系1.實驗原理(1)控制變量法保持滑塊的質(zhì)量不變，改變其所受合外力探究a與F的關(guān)系保持滑板所受的合外力不變，改變其質(zhì)量探究a與M的關(guān)系(2)三個物理量的測量方法滑塊質(zhì)量的測量利用天平測出，在滑塊上增減橡皮泥可改變滑塊的質(zhì)量拉力的測量在砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量的情況下，可以認(rèn)為砝碼的重力近似

10、等于滑塊受到的拉力，即Fmg.加速度的測量：在氣墊導(dǎo)軌中間選一段距離s，在s兩端設(shè)置兩個光電門，分別測出滑塊通過s兩端的始、末速度v1和v2，則滑塊的加速度為a.2.實驗器材氣墊導(dǎo)軌、滑塊(包括擋光片)、橡皮泥、光電門、數(shù)字計時器、砝碼、天平3實驗與探究(1)實驗裝置如圖所示，讓滑塊在砝碼拉力的作用下做加速運動，記錄下滑塊通過光電門的速度、砝碼的質(zhì)量、兩光電門之間的距離(2)保持滑塊質(zhì)量不變，通過增加(或減少)砝碼的數(shù)量來改變拉力的大小重復(fù)實驗3次(3)將實驗結(jié)果填入表一，并計算每一次滑塊的加速度a.表一滑塊質(zhì)量M_kg砝碼的質(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1的速度v1

11、/(ms1)滑塊通過光電門2的速度v2/(ms1)兩光電門間的距離s/m滑塊加速度的計算值a/(ms2)(4)用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實驗結(jié)果畫出滑塊運動的aF圖象，從而得出a與F的關(guān)系(5)保持砝碼的質(zhì)量不變，即滑塊所受的拉力不變，記下滑塊通過光電門的速度v1、v2.在滑塊上增加(或減少)橡皮泥來改變滑塊的質(zhì)量，重復(fù)進(jìn)行幾次實驗，記下實驗數(shù)據(jù)，將實驗結(jié)果填入表二表二拉力F_N滑塊(含橡皮泥)的質(zhì)量M/kg滑塊(含橡皮泥)質(zhì)量的倒數(shù)/(kg1)滑塊通過光電門1的速度v1/(ms1)滑塊通過光電門2的速度v2/(ms1)兩光電門間的距離s/m滑塊加速度的計算值a/(ms2)(6

12、)用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示，畫出滑塊運動的a圖象，得出a與的關(guān)系，從而得出a與M的關(guān)系(7)實驗結(jié)論：當(dāng)M一定時，a與F成正比；當(dāng)F一定時a與M成反比4實驗數(shù)據(jù)的處理方法圖象法、“化曲為直”法(1)研究加速度a和力F的關(guān)系以加速度a為縱坐標(biāo)，以力F為橫坐標(biāo)，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，如圖所示，若圖象是一條通過原點傾斜的直線，就能說明a與F成正比(2)研究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系如圖所示，因為aM圖象是曲線，檢查aM圖象是不是雙曲線，就能判斷它們之間是不是反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線，相當(dāng)困難若a和M成反比，則a與必成正比我們采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)，

13、作出a圖象，若a圖象是一條過原點傾斜的直線，說明a與成正比，即a與M成反比5實驗注意事項(1)氣墊導(dǎo)軌是較精密儀器，實驗中必須避免導(dǎo)軌受碰撞、摩擦而變形、損傷，沒有給氣墊導(dǎo)軌通氣時，不準(zhǔn)在導(dǎo)軌上強行推動滑塊(2)實驗時滑塊的速度不能太大，以免在與導(dǎo)軌兩端緩沖彈簧碰撞后跌落而使滑塊受損(3)實驗中滑塊由靜止釋放，應(yīng)防止砝碼盤擺動且滑塊最好在同一位置處釋放，這樣便于檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性(4)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)，作圖時應(yīng)使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點盡可能分布在所作直線的兩側(cè)，偏離直線太遠(yuǎn)的點應(yīng)舍棄掉【例2】某組同學(xué)設(shè)計了“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m的關(guān)系”實驗如圖所示為實驗裝置簡圖

14、，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有細(xì)砂的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板，實驗中認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于細(xì)砂和小桶的總重量，小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得(1)如圖所示為某次實驗得到的紙帶，已知實驗所用電源的頻率為50 Hz.根據(jù)紙帶可求出電火花計時器打B點時的速度大小為_ m/s，小車的加速度大小為_ m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(2)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時，某同學(xué)按照自己的方案將實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注，但尚未完成圖象(如圖所示)請繼續(xù)幫助該同學(xué)作出坐標(biāo)系中的圖象解析：(1)AC這段位移的平均速度等于AC這段時間中間時刻的瞬時速度，即B點的瞬時速

15、度，故vB m/s1.6 m/s.由逐差法求解小車的加速度a m/s23.2 m/s2.(2)將坐標(biāo)系中各點連成一條直線，連接時應(yīng)使直線過盡可能多的點，不在直線上的點應(yīng)大致對稱地分布在直線的兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮，連線如圖所示答案：(1)1.63.2(2)見解析圖(1)小車質(zhì)量改變后，不需重新平衡摩擦力(2)用圖象法處理數(shù)據(jù)的一般方法是先描點，然后用平滑的曲線把所描的點連接起來，連線時不要連成折線本實驗連線時要讓直線通過盡量多的點，不在一條直線上的點要均勻分布在直線的兩側(cè)這樣做的目的是為了減小實驗中的偶然誤差，類似用求平均值的方法來減小誤差一樣2某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗

16、裝置，探究小車的加速度和它所受拉力F的關(guān)系(1)除備有4個50 g鉤碼外，另有下列實驗器材備選：A質(zhì)量為300 g的小車B質(zhì)量為2 kg的小車C輸出電壓為46 V的直流電源D輸出電壓為46 V的交流電源為保證實驗成功，選用的實驗小車應(yīng)為_，電源應(yīng)為_(選填字母代號)(2)某同學(xué)正確選擇實驗器材后，通過實驗得到如圖乙所示的aF圖象，造成圖線未過坐標(biāo)原點的原因是_.解析：(1)當(dāng)mM時，即鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M時，繩子的拉力近似等于鉤碼的總重力，由題意可知，選用的實驗小車應(yīng)為質(zhì)量為2 kg的小車，即選B；電源應(yīng)為輸出電壓46 V的交流電源，即選D.(2)由圖乙可知，aF圖象不過

17、原點，在a軸上有截距，即F0時有加速度，這是由于在平衡摩擦力時，木板被墊得太高，木板傾角過大，平衡摩擦力太過造成的答案：(1)BD(2)平衡摩擦力時，木板傾角過大1在探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗中，以下做法正確的是()A平衡摩擦力時，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C實驗時，先放開小車，后接通電源D“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對探究過程也不會產(chǎn)生影響B(tài)根據(jù)本實驗過程中注意事項及操作方法分析可知B項正確2(多選)如圖所示為某些同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是()A形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B形成圖乙

18、的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小C形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小AD甲圖，當(dāng)F0時，小車就有了加速度，可見是長木板傾角過大；乙圖，當(dāng)0時，小車質(zhì)量很大，這時小車的加速度不為零，說明小車下滑的力已經(jīng)大于最大靜摩擦力，也是長木板傾角過大；同理，丙、丁圖都是因為長木板傾角過小，選項A、D正確3如圖所示為某同學(xué)所安裝的“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系”的實驗裝置，在圖示狀態(tài)下開始做實驗，該同學(xué)的裝置和操作中的主要錯誤是(至少寫出三個錯誤)：(1)_(2)_(3)_解析：由圖可知，本實驗存在以下錯誤：長木板右端未墊高以平衡摩擦力(或沒有平衡摩擦力)；錯用了直流電源(或應(yīng)該用交流電)；牽引小車的細(xì)線與板不平行；開始實驗時，小車離滑輪太近(或小車離打點計時器太遠(yuǎn)、牽引小車的細(xì)線太短)；鉤碼不能滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，應(yīng)換用砂桶(只說換用桶不給分，必須說明原因才行)答案：見解析- 10 -