粵教版高中物理必修第一冊第四章第二節(jié)加速度與力、質(zhì)量之間的關系課件

第二節(jié)加速度與力、質(zhì)量之間的關系第四章牛頓運動定律

學習任務必備知識·自主預習儲備知識點一影響加速度的因素實驗思想：控制變量(1)保證滑塊____不變，在大小不同的外力(改變小桶中的橡皮泥的質(zhì)量)作用下，記錄同一滑塊經(jīng)過兩個光電門的時間，如圖所示．質(zhì)量

提醒

控制變量法是物理學中常用的一種科學方法．

相同外力F質(zhì)量m

×√×知識點二探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系1．實驗裝置(如圖所示)氣墊導軌：減少軌道摩擦．光電門和光電數(shù)字計時器：光電數(shù)字計時器對時間的記錄是非常準確的，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．如果擋光片很窄，可以認為這個速度就是擋光片通過光電門的____速度．瞬時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____不變，改變鉤碼的數(shù)量，即改變____，探究加速度與所受合外力之間的定量關系．(2)保持滑塊的____不變，即鉤碼數(shù)量不變，改變滑塊質(zhì)量，研究加速度與質(zhì)量之間的定量關系．質(zhì)量拉力受力

傾斜的直線體驗

2．(1)探究加速度與力、質(zhì)量的關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)量三者之間的關系． (

)(2)探究a、F、m的關系的實驗，是通過先保持小車質(zhì)量不變，研究加速度與力的關系，再保持小車受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關系，最后歸納出a、F、m三者之間的關系． (

)(3)如果加速度與力的圖像是一條過原點的傾斜直線，則加速度與力成________．×√正比關鍵能力·情境探究達成純電動汽車不排放污染空氣的有害氣體，具有較好的發(fā)展前途．而電動汽車的啟動加速始終是一個需要研究的問題．請?zhí)骄浚?1)甲同學說可以減小汽車的質(zhì)量，能使加速度更大些，你認為對嗎？(2)乙同學說可以使電動汽車的動力更強些，也能使加速度更大些，你認為對嗎？提示：(1)對．(2)對．考點1影響加速度的因素1．探究加速度與物體所受合外力的關系(1)探究目的驗證猜想：小車質(zhì)量保持不變時，小車所受合外力越大，加速度越大；反之合外力越小，加速度越?。?/p>

(3)探究結(jié)論當物體的質(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?。铀俣鹊姆较蚺c合外力的方向相同．2．探究加速度與物體質(zhì)量的關系(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，加速度越小；反之，質(zhì)量越小，加速度越大．(2)探究實驗設計①把小車放在斜面上，用彈簧測力計沿斜面向上拉小車，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)．

【典例1】在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”活動中，某小組設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，兩小車前端系上細線，細線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細線連到控制裝置上，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，應調(diào)整滑輪的高度，使___________________；在實驗時，為減小系統(tǒng)誤差，應使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量_________(選填“遠大于”“遠小于”或“等于”)小車的質(zhì)量．(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________________________________________________________________________________________________________．思路點撥：應使細線平行于水平軌道，以減小誤差；使砝碼盤和砝碼總質(zhì)量比小車質(zhì)量小很多，才能近似認為拉小車的力與砝碼盤和砝碼的總重力相等．細線與軌道平行(或水平)遠小于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，所以加速度大小之比等于位移大小之比

規(guī)律方法

控制變量法加速度的大小既與物體受到的力的大小有關，也與物體的質(zhì)量有關，研究加速度a與力F及物體的質(zhì)量m間的關系時，質(zhì)量m與力F不能同時改變，應控制m不變，研究a與F的關系，控制F不變，研究a與m的關系，即采用控制變量法．[跟進訓練]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1.5m/s2，乙車產(chǎn)生的加速度是4.5m/s2，甲車的質(zhì)量m甲和乙車的質(zhì)量m乙之比為(

)A．1∶3

B．3∶1C．1∶1 D．無法確定√考點2探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系1．實驗原理(1)控制變量法①保持滑塊的質(zhì)量不變，改變其所受合外力探究a與F的關系．②保持滑塊所受的合外力不變，改變其質(zhì)量探究a與M的關系．

2．實驗器材：氣墊導軌、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/(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)

(4)用縱坐標表示加速度，橫坐標表示作用力，根據(jù)實驗結(jié)果畫出滑塊運動的a-F圖像，從而得出a與F的關系．(5)保持砝碼的質(zhì)量不變，即滑塊所受的拉力不變，在滑塊上增加(或減少)橡皮泥來改變滑塊的質(zhì)量，重復進行幾次實驗，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)

4．實驗數(shù)據(jù)的處理方法——圖像法、“化曲為直”法(1)研究加速度a和力F的關系，以加速度a為縱坐標，以力F為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖像，如圖甲所示，若圖像是一條通過原點傾斜的直線，就能說明a與F成正比．甲

乙丙5．實驗注意事項(1)氣墊導軌是較精密儀器，實驗中必須避免導軌受碰撞、摩擦而變形、損傷，沒有給氣墊導軌通氣時，不準在導軌上強行推動滑塊．(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)的準確性．(4)用圖像法處理實驗數(shù)據(jù)，作圖時應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)，偏離直線太遠的點應舍棄掉．【典例2】某實驗小組探究“加速度a與物體所受合外力F的關系”，實驗裝置如圖甲所示．小車的質(zhì)量M(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應保持____________不變．(2)調(diào)整長木板的傾斜角度，以平衡小車受到的摩擦力，在________(選填“掛”或“不掛”)砂桶的情況下，輕推小車，看小車是否做勻速直線運動．(3)若交流電的頻率為50Hz，則根據(jù)圖乙所打紙帶的打點記錄，小車的加速度a＝________m/s2．(計算結(jié)果保留2位小數(shù))不掛1.46(4)從理論上來看a-F圖像是過原點的一條直線，本次實驗得到的圖線卻是如圖丙所示，其中的原因可能是________．A．實驗中木板的傾斜角度過大B．實驗中木板的傾斜角度過小C．實驗中小車的質(zhì)量過大D．實驗中小車質(zhì)量發(fā)生變化B

規(guī)律方法

實驗操作和數(shù)據(jù)處理的注意事項(1)小車質(zhì)量改變后，無需重新平衡摩擦力．(2)用圖像法處理數(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．[跟進訓練]2．用如圖甲所示裝置做實驗，連接小車的細繩與水平木板平行，繩與小車相連處有一力傳感器可以測量細繩上的拉力．小車靜止時，小車上擋光板與光電門的距離為

x，擋光板寬度為

d(d?x)，小車由靜止釋放后擋光板通過光電門的時間為Δt．(1)推導加速度表達式___________(用題目中的物理量表示)．(2)保持小車的質(zhì)量不變，測得小車的加速度a和拉力F的數(shù)據(jù)如表所示．F/N0.200.300.400.50a/(m·s-2)0.100.210.290.40

①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖乙中擬合出a-F圖線．②圖線不通過坐標原點，出現(xiàn)這個現(xiàn)象的原因是__________．A．小車的加速度a與拉力F成正比

B．操作過程中沒有平衡摩擦

C．不滿足所掛重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量

B

學習效果·隨堂評估自測1．在探究物體的加速度與合外力的關系實驗中：某同學用圖甲裝置：保持小車(含車中重物)的質(zhì)量M不變，細線下端懸掛槽碼的總重力mg作為小車受到的合力F，用打點計時器測出小車運動的加速度a．甲(1)關于實驗操作，下列說法正確的是________．A．實驗前應調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細線與木板平行B．平衡摩擦力時，在細線的下端懸掛槽碼，使小車在細線的拉力作用下能勻速下滑C．每次改變小車所受的拉力后都要重新平衡摩擦力A(2)圖乙中，出現(xiàn)A的原因_________________________________．圖乙中，出現(xiàn)C的原因__________________________________．乙平衡摩擦力過度平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力[解析]

(1)實驗前應調(diào)節(jié)滑輪高度，使滑輪和小車間的細線與木板平行，故A正確；平衡摩擦力時，應不掛槽碼，使小車拖著紙帶能在木板上勻速下滑，故B錯誤；每次改變小車所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故C錯誤．(2)題圖乙中A，當F＝0時，加速度不為零，可知出現(xiàn)A的原因是平衡摩擦力過度；圖中C，當拉力等于一定值時小車才有加速度，則出現(xiàn)C的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力．2．如圖所示為某同學所安裝的“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關系”的實驗裝置，在圖示狀態(tài)下開始做實驗，該同學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]

由題圖可知，本實驗存在以下錯誤：①長木板右端未墊高以平衡摩擦力(或沒有平衡摩擦力)；②錯用了直流電源(或應該用交流電)；③牽引小車的細線與長木板不平行；④開始實驗時，小車離滑輪太近(或小車離打點計時器太遠、牽引小車的細線太短)．[答案]

見解析3．某同學用如圖甲所示裝置做“探究物體的加速度與力的關系”的實驗．(1)實驗時保持小車的質(zhì)量不變，為了能使鉤碼所受的重力近似作為小車受到的合力，鉤碼質(zhì)量m和小車質(zhì)量M選取以下哪一組更好________．A．M＝100g，