高中物理 第4章 第2、3節(jié) 影響加速度的因素 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系課件 粵教版必修11

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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 1下列對(duì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)不正確的是()A亞里士多德認(rèn)為物體的自然狀態(tài)是靜止的，只有當(dāng)它受到力的作用才會(huì)運(yùn)動(dòng)B伽利略認(rèn)為力不是維持物體速度的原因C牛頓認(rèn)為力的真正效應(yīng)是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D伽利略根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)推論出，如果沒(méi)有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個(gè)速度，將保持這個(gè)速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)下去精 彩 回 眸 【答案】A【解釋】運(yùn)動(dòng)是物體的自然屬性，并不需要力來(lái)維持，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；力產(chǎn)生的效果是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故C項(xiàng)正確；如果物體不受外力，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，即速度不變，故D項(xiàng)正確 2殲擊機(jī)在進(jìn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)時(shí)要丟掉副油箱，這樣做是為了(

2、)A減小重力，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持穩(wěn)定B增大速度，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)易于改變C增大加速度，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不易變化D減小慣性，有利于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變【答案】D【解釋】質(zhì)量是物體慣性大小的量度，質(zhì)量越小，慣性越小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越容易改變，故D正確 3關(guān)于伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是()A伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是假想的，沒(méi)有科學(xué)依據(jù)B伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行抽象思維而創(chuàng)造出來(lái)的一種科學(xué)推理方法，是科學(xué)研究中的一種重要方法C伽利略的理想實(shí)驗(yàn)有力地否定了亞里士多德的觀點(diǎn)D在科學(xué)發(fā)展的今天，伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示的【答案】BC 【解釋】伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)是建立在可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)基礎(chǔ)之上，經(jīng)過(guò)抽象

3、思維、科學(xué)推理，把合理的假設(shè)、巧妙的構(gòu)想和嚴(yán)密的推理有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，深刻地揭示了自然規(guī)律，但現(xiàn)實(shí)中永遠(yuǎn)無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示 知 識(shí) 梳 理時(shí)間位移一、加速度的測(cè)量和控制變量法1在實(shí)驗(yàn)中加速度不能直接測(cè)量，可以通過(guò)測(cè)量_和_等的直接測(cè)量量去間接地測(cè)量加速度2由靜止開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它的位移s_，測(cè)出位移s和時(shí)間t，則它的加速度a_. 3控制變量法在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，先讓其中一個(gè)量保持不變，來(lái)探究其他兩個(gè)量之間的關(guān)系，這種研究問(wèn)題的方法叫_法控制變量 二、加速度與物體所受合力的關(guān)系1基本思路保持物體的_不變，測(cè)量物體在不同的力的作用下的_，分析_與_的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析設(shè)計(jì)一個(gè)

4、表格，把同一物體在不同力作用下的加速度填在表中，為了更直觀地判斷加速度a與力的數(shù)量關(guān)系，以_為縱坐標(biāo)，_ _ _ _為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中_若這些點(diǎn)在一條_，說(shuō)明a與F成正比質(zhì)量加速度加速度力aF描點(diǎn)直線上 三、加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系1基本思路保持物體所受的力相同，測(cè)量不同_的物體在該力作用下的_，分析_與_的關(guān)系質(zhì)量加速度加速度質(zhì)量 相同 a與m成反比 a與m 2成反比 a 過(guò)原點(diǎn)的直線 1基本原理設(shè)計(jì)要確定物體的加速度與合外力、質(zhì)量之間的關(guān)系，采用控制變量法，先保持物體質(zhì)量不變，測(cè)量另外兩個(gè)量之間的關(guān)系加速度與物體所受合力的關(guān)系 2確定物體所受的合力若斜面與桌面的夾角為，小車質(zhì)量

5、為m，要確定小車所受合外力，可對(duì)斜面上的小車進(jìn)行受力分析小車所受的合外力；Fm gsin f，小車的摩擦是滾動(dòng)摩擦，可忽略，則小車所受合外力為m gsin ，可通過(guò)改變斜面與桌面的夾角改變合外力的大小 3實(shí)驗(yàn)步驟(1)將長(zhǎng)木板放在水平桌面上，一端用木塊墊起成一角度用彈簧秤拉住小車，彈簧秤平行斜面，使小車靜止，讀出此時(shí)彈簧秤的拉力F.(2)放開(kāi)彈簧秤，讓小車從靜止開(kāi)始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)按下停表開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到末端時(shí)，再按下停表結(jié)束計(jì)時(shí)，并記錄. (3)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板與水平桌面的夾角，重復(fù)上面的步驟 4實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，小車所受合外力的方向與其加速度的方向一致(2)當(dāng)物

6、體的質(zhì)量保持不變，物體受到的合外力逐漸增大時(shí)，其加速度將逐漸增大；反之，物體受到的合外力逐漸減小時(shí)，其加速度將逐漸減小 【例1】 若測(cè)得某一物體m一定時(shí)，a與F的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示.(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫(huà)出aF圖象(2)由圖象可以判定：當(dāng)m一定時(shí)，a與F的關(guān)系為_(kāi).a/(ms2) 1.98 4.06 5.95 8.12F/N 1.00 2.00 3.00 4.00 解析：若a與F成正比，則圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，同時(shí)因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差，研究誤差產(chǎn)生的原因，從而減小誤差，增大實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，則在誤差范圍內(nèi)圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線即可連線時(shí)應(yīng)使直線過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對(duì)稱的分布

7、在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為誤差較大的數(shù)據(jù)，不予考慮 題后反思：作圖象時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍棄掉 用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力的關(guān)系，為測(cè)定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為3.0 cm的遮光板滑塊在牽引力作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光板通過(guò)第一個(gè)光電門的時(shí)間為t1，遮光板通過(guò)第二個(gè)光電門的時(shí)間為t2，還記下遮光板從開(kāi)始遮住第一個(gè)光電門到開(kāi)始遮住第二個(gè)光電門的時(shí)間為t，保持滑塊的質(zhì)量不變，通過(guò)改變所掛砝碼質(zhì)量而改變拉力的大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)至少3次，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表(滑塊質(zhì)量M400 g，遮光板長(zhǎng)度s3

8、cm) 實(shí)驗(yàn)次序所掛砝碼的質(zhì)量m /g滑塊所受的拉力F/N滑塊通過(guò)光電門1的時(shí)間t1/s滑塊通過(guò)光電門2的時(shí)間t2/s滑塊在兩個(gè)光電門之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t/s滑塊運(yùn)動(dòng)加速度a/(ms2)1 3.0 0.03 0.260 0.10 2.572 4.0 0.04 0.240 0.091 2.153 5.0 0.05 0.210 0.074 2.02 (1)如何求出滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度？并填入表中(2)作出aF圖象，分析結(jié)論(3)分析滑塊所受導(dǎo)軌的摩擦力【答案】(1)見(jiàn)解析0.0720.0950.130(2)、(3)見(jiàn)解析 (2)由所得a、F的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，所作aF圖象如圖所示，由于aF圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，

9、說(shuō)明在滑塊質(zhì)量一定時(shí)，其加速度與合外力成正比這就是所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論(3)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受摩擦力很小可以忽略不計(jì) 1基本原理：采用控制變量法，在研究加速度和質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要先排除力對(duì)加速度的影響因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要保持小車所受到的力不變加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系 2要解決的問(wèn)題：確定物體所受的合外力不變?nèi)粜泵媾c桌面的夾角為，小車質(zhì)量為m，要確定小車所受合外力，可對(duì)斜面上的小車進(jìn)行受力分析小車所受的合外力：Fm gsin f，小車的摩擦是滾動(dòng)摩擦，可忽略，則小車所受合外力為m gsin ，可見(jiàn)，改變小車的質(zhì)量后，它所受合外力也隨之變化，而我們要研究的是加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系，因此要保持小

10、車所受合外力不變，可以通過(guò)改變斜面與桌面夾角來(lái)實(shí)現(xiàn) 3實(shí)驗(yàn)步驟(1)將長(zhǎng)木板放在水平桌面上，一端用木塊墊起成一角度，用天平測(cè)出小車的質(zhì)量m，用彈簧秤拉住小車，彈簧秤平行斜面，使小車靜止，讀出此時(shí)彈簧秤的拉力F.(2)放開(kāi)彈簧秤，讓小車從靜止開(kāi)始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)按下停表開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到末端時(shí)，再按下停表結(jié)束計(jì)時(shí)，并記錄. (3)在小車上通過(guò)加砝碼改變小車的質(zhì)量，同時(shí)調(diào)整木塊與水平面的傾角，保持彈簧秤的讀數(shù)等于F，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn) 4實(shí)驗(yàn)結(jié)論在合外力不變時(shí)，質(zhì)量越大，加速度越小加速度的方向與合外力的方向一致 【例2】 若測(cè)得某一物體受力F一定時(shí)，a與m的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表所示.a/

11、(ms2) 2.04 2.66 3.23 3.98m /kg 2.00 1.50 1.25 1.00 答案：(1)見(jiàn)解析圖(2)反比關(guān)系 在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)下列做法不正確的是()A應(yīng)使沙和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量，以減小實(shí)驗(yàn)誤差B可以用天平測(cè)出小桶和沙的總質(zhì)量m 1，小車和砝碼的總質(zhì)量m 2，根據(jù)公式am 1g/m 2，求出小車的加速度C處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)采用描點(diǎn)法畫(huà)圖象，是為了減小誤差【答案】B 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證牛頓第二定律，即物體的質(zhì)量一定時(shí)，加速度與作用力成正比；作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓第二定律 圖42、32 三、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，

12、紙帶及復(fù)寫(xiě)紙，小車，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，小桶，細(xì)繩，沙，低壓交流電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺，砝碼 四、實(shí)驗(yàn)步驟1用天平測(cè)出小車總質(zhì)量M、小桶及沙的總質(zhì)量m .把數(shù)值記錄下來(lái)2按圖42、33所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好圖42、33 3平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直至不掛沙桶，輕推小車，小車剛好在斜面上保持勻速運(yùn)動(dòng)為止4將沙桶通過(guò)細(xì)繩系在小車上，接通電源，釋放小車，使小車運(yùn)動(dòng)，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶，并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼5保持小車的總質(zhì)量M不變，改變沙桶的質(zhì)量m，重復(fù)步驟4，每次記錄必須在相應(yīng)的紙帶上做上標(biāo)記，列表格將記錄的數(shù)據(jù)填寫(xiě)在表內(nèi) 五、注意事項(xiàng)

13、1在本實(shí)驗(yàn)中，必須平衡摩擦力，方法是將長(zhǎng)木板的一端墊起，而墊起的位置要恰當(dāng)在位置確定以后，不能再移動(dòng)更換傾角2改變m和M的大小時(shí)，每次小車開(kāi)始釋放時(shí)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，而且先通電再放小車3每次利用紙帶確定a時(shí)，應(yīng)求解其平均加速度 六、實(shí)驗(yàn)分析1驗(yàn)證加速度與力的關(guān)系時(shí)，控制小車總質(zhì)量M不變，改變所掛質(zhì)量m；驗(yàn)證加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，控制所掛質(zhì)量m不變，改變小車總質(zhì)量M.2實(shí)驗(yàn)中必須要求M m；用力傳感器直接測(cè)量拉力F時(shí)，則無(wú)需M m . 【例3】 用如圖42、34所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車質(zhì)量m的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：圖42、34 A用天平稱出小車和小桶及

14、內(nèi)部所裝沙子的質(zhì)量；B按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材；C把輕繩系在小車上并繞過(guò)定滑輪懸掛沙桶；D將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開(kāi)小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量；E保持小桶及其中沙子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的m值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)；F分析每條紙帶，測(cè)量并計(jì)算出加速度的值；G作am關(guān)系圖象，并由圖象確定am關(guān)系 (1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該步驟應(yīng)排在_步實(shí)驗(yàn)之后(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是_，應(yīng)把_改為_(kāi)(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀，應(yīng)把_改為_(kāi) 【例4】 某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖42、35所示的裝置來(lái)探究加速度與力的關(guān)系彈

15、簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫(huà)出兩條平行線MN、PQ，并測(cè)出間距d.開(kāi)始時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t.綜 合拓 展提 高 圖42、35 (1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測(cè)量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系下列圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_ (3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是_A可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小B可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)C可以比較精確地測(cè)出摩擦力的大小D可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度 (3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼相比，水的質(zhì)量可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因而F1的大小也可以連續(xù)調(diào)節(jié)，從而比較精確地測(cè)出摩擦力的大小和更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故正確答案為B、C.