高中物理 第4章 第2、3节 影响加速度的因素 探究加速度与力、质量的定量关系课件 粤教版必修11

第二节影响加速度的因素第三节 探究加速度与力、质量的定量关系 1下列对运动的认识不正确的是()A亚里士多德认为物体的自然状态是静止的，只有当它受到力的作用才会运动B伽利略认为力不是维持物体速度的原因C牛顿认为力的真正效应是改变物体的运动状态D伽利略根据理想实验推论出，如果没有摩擦，在水平面上的物体，一旦具有某一个速度，将保持这个速度继续运动下去精 彩 回 眸 【答案】A【解释】运动是物体的自然属性，并不需要力来维持，故A项错误，B项正确；力产生的效果是改变物体的运动状态，故C项正确；如果物体不受外力，其运动状态不变，即速度不变，故D项正确 2歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了()A减小重力，使运动状态保持稳定B增大速度，使运动状态易于改变C增大加速度，使运动状态不易变化D减小惯性，有利于运动状态的改变【答案】D【解释】质量是物体惯性大小的量度，质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变，故D正确 3关于伽利略的理想斜面实验下列说法正确的是()A伽利略的理想实验是假想的，没有科学依据B伽利略的理想实验是在可靠的事实基础上进行抽象思维而创造出来的一种科学推理方法，是科学研究中的一种重要方法C伽利略的理想实验有力地否定了亚里士多德的观点D在科学发展的今天，伽利略的理想斜面实验是可以通过实验演示的【答案】BC 【解释】伽利略的理想斜面实验是建立在可靠的实验事实基础之上，经过抽象思维、科学推理，把合理的假设、巧妙的构想和严密的推理有机地结合起来，深刻地揭示了自然规律，但现实中永远无法通过实验演示 知 识 梳 理时间位移一、加速度的测量和控制变量法1在实验中加速度不能直接测量，可以通过测量_和_等的直接测量量去间接地测量加速度2由静止开始做匀变速直线运动的物体，它的位移s_，测出位移s和时间t，则它的加速度a_. 3控制变量法在探究加速度与力、质量的关系时，先让其中一个量保持不变，来探究其他两个量之间的关系，这种研究问题的方法叫_法控制变量 二、加速度与物体所受合力的关系1基本思路保持物体的_不变，测量物体在不同的力的作用下的_，分析_与_的关系2实验数据的分析设计一个表格，把同一物体在不同力作用下的加速度填在表中，为了更直观地判断加速度a与力的数量关系，以_为纵坐标，_ _ _ _为横坐标，根据各组数据在坐标系中_若这些点在一条_，说明a与F成正比质量加速度加速度力aF描点直线上 三、加速度与物体质量的关系1基本思路保持物体所受的力相同，测量不同_的物体在该力作用下的_，分析_与_的关系质量加速度加速度质量 相同 a与m成反比 a与m 2成反比 a 过原点的直线 1基本原理设计要确定物体的加速度与合外力、质量之间的关系，采用控制变量法，先保持物体质量不变，测量另外两个量之间的关系加速度与物体所受合力的关系 2确定物体所受的合力若斜面与桌面的夹角为，小车质量为m，要确定小车所受合外力，可对斜面上的小车进行受力分析小车所受的合外力；Fm gsin f，小车的摩擦是滚动摩擦，可忽略，则小车所受合外力为m gsin ，可通过改变斜面与桌面的夹角改变合外力的大小 3实验步骤(1)将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.(2)放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速度为零的匀加速直线运动，同时按下停表开始计时，当小车运动到末端时，再按下停表结束计时，并记录. (3)调节长木板与水平桌面的夹角，重复上面的步骤 4实验结论(1)通过观察发现，小车所受合外力的方向与其加速度的方向一致(2)当物体的质量保持不变，物体受到的合外力逐渐增大时，其加速度将逐渐增大；反之，物体受到的合外力逐渐减小时，其加速度将逐渐减小 【例1】 若测得某一物体m一定时，a与F的有关数据如下表所示.(1)根据表中数据，画出aF图象(2)由图象可以判定：当m一定时，a与F的关系为_.a/(ms2) 1.98 4.06 5.95 8.12F/N 1.00 2.00 3.00 4.00 解析：若a与F成正比，则图象是一条过原点的直线，同时因实验中不可避免地出现误差，研究误差产生的原因，从而减小误差，增大实验的准确性，则在误差范围内图象是一条过原点的直线即可连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称的分布在直线两侧，离直线较远的点应视为误差较大的数据，不予考虑 题后反思：作图象时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉 用气垫导轨探究加速度与力的关系，为测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0 cm的遮光板滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t1，遮光板通过第二个光电门的时间为t2，还记下遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t，保持滑块的质量不变，通过改变所挂砝码质量而改变拉力的大小，重复实验至少3次，并将实验数据填入下表(滑块质量M400 g，遮光板长度s3 cm) 实验次序所挂砝码的质量m /g滑块所受的拉力F/N滑块通过光电门1的时间t1/s滑块通过光电门2的时间t2/s滑块在两个光电门之间的运动时间t/s滑块运动加速度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)如何求出滑块运动的加速度？并填入表中(2)作出aF图象，分析结论(3)分析滑块所受导轨的摩擦力【答案】(1)见解析0.0720.0950.130(2)、(3)见解析 (2)由所得a、F的数据描点，所作aF图象如图所示，由于aF图象是一条过原点的直线，说明在滑块质量一定时，其加速度与合外力成正比这就是所得到的实验结论(3)滑块在气垫导轨上运动时，所受摩擦力很小可以忽略不计 1基本原理：采用控制变量法，在研究加速度和质量的关系时，要先排除力对加速度的影响因此在实验过程中一定要保持小车所受到的力不变加速度与物体质量的关系 2要解决的问题：确定物体所受的合外力不变若斜面与桌面的夹角为，小车质量为m，要确定小车所受合外力，可对斜面上的小车进行受力分析小车所受的合外力：Fm gsin f，小车的摩擦是滚动摩擦，可忽略，则小车所受合外力为m gsin ，可见，改变小车的质量后，它所受合外力也随之变化，而我们要研究的是加速度与物体质量的关系，因此要保持小车所受合外力不变，可以通过改变斜面与桌面夹角来实现 3实验步骤(1)将长木板放在水平桌面上，一端用木块垫起成一角度，用天平测出小车的质量m，用弹簧秤拉住小车，弹簧秤平行斜面，使小车静止，读出此时弹簧秤的拉力F.(2)放开弹簧秤，让小车从静止开始做初速度为零的匀加速直线运动，同时按下停表开始计时，当小车运动到末端时，再按下停表结束计时，并记录. (3)在小车上通过加砝码改变小车的质量，同时调整木块与水平面的倾角，保持弹簧秤的读数等于F，重复多次实验 4实验结论在合外力不变时，质量越大，加速度越小加速度的方向与合外力的方向一致 【例2】 若测得某一物体受力F一定时，a与m的关系数据如下表所示.a/(ms2) 2.04 2.66 3.23 3.98m /kg 2.00 1.50 1.25 1.00 答案：(1)见解析图(2)反比关系 在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时下列做法不正确的是()A应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差B可以用天平测出小桶和沙的总质量m 1，小车和砝码的总质量m 2，根据公式am 1g/m 2，求出小车的加速度C处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差【答案】B 一、实验目的验证牛顿第二定律，即物体的质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比实验：验证牛顿第二定律 图42、32 三、实验器材打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，沙，低压交流电源，导线，天平，刻度尺，砝码 四、实验步骤1用天平测出小车总质量M、小桶及沙的总质量m .把数值记录下来2按图42、33所示把实验器材安装好图42、33 3平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂沙桶，轻推小车，小车刚好在斜面上保持匀速运动为止4将沙桶通过细绳系在小车上，接通电源，释放小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码5保持小车的总质量M不变，改变沙桶的质量m，重复步骤4，每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内 五、注意事项1在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当在位置确定以后，不能再移动更换倾角2改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车3每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度 六、实验分析1验证加速度与力的关系时，控制小车总质量M不变，改变所挂质量m；验证加速度与质量的关系时，控制所挂质量m不变，改变小车总质量M.2实验中必须要求M m；用力传感器直接测量拉力F时，则无需M m . 【例3】 用如图42、34所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量m的关系，某位同学设计的实验步骤如下：图42、34 A用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量；B按图装好实验器材；C把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶；D将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；E保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的m值，重复上述实验；F分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G作am关系图象，并由图象确定am关系 (1)该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后(2)在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_(3)在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_ 【例4】 某同学设计了如图42、35所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.综 合拓 展提 高 图42、35 (1)木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系下列图象能表示该同学实验结果的是_ (3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_A可以改变滑动摩擦力的大小B可以更方便地获取多组实验数据C可以比较精确地测出摩擦力的大小D可以获得更大的加速度以提高实验精度 (3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码相比，水的质量可以连续调节，因而F1的大小也可以连续调节，从而比较精确地测出摩擦力的大小和更方便地获取多组实验数据，故正确答案为B、C.