第4章 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

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 習 目 標知 識 脈 絡1.理解氣墊導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理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 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由靜止開場做勻變速直線運動的物體，位移sat2，測出位移s和時間t，那么它的加速度a.2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)量之間的關(guān)系時，我們一

2、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)量設斜面與程度桌面的夾角為，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，那么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，反之那么越大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)系時，可以通過保持F不變，只改變m的研究，就可以得出a、F、m三者

3、之間的關(guān)系×3探究a、F、m的關(guān)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(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)系如圖4­2­1所示，賽車運動是一項非常刺激的運開工程擁有一輛好的賽車比照賽是非常重要的，尤其是賽車的加速性能消費廠家總是不斷地改變車的材料，改進發(fā)動機，以追求更優(yōu)越的加速性能應該從哪些方面入手呢？有什么根據(jù)？圖4­2­1【提示】應減小賽車質(zhì)量，改進發(fā)動機性能根據(jù)是物體的加速度與質(zhì)量和所受外力有關(guān)討論1：在實驗結(jié)果中是否一定要強調(diào)“合外力？【提示】是，一個物體受幾個力的作用，最終是

4、看合外力的效果如何討論2：加速度是矢量，由實驗中得出其方向由什么因素決定？【提示】力是矢量，質(zhì)量是標量，由實驗可得加速度的方向由合外力的方向決定，即與合外力的方向一樣1探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系1探究目的驗證猜測：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，加速度越小2探究實驗設計如圖4­2­2所示，讓小車從斜面上由靜止釋放；圖4­2­2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；改變斜面與程度面的夾角，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)論當物體的質(zhì)量保持不變時，物體受到的合外力逐

5、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一樣2探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系1探究目的驗證猜測：小車所受合外力不變時，小車的質(zhì)量越大，加速度就越??；反之，質(zhì)量越小，加速度就越大2探究實驗設計把小車放在斜面上，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)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，重復實驗3探究結(jié)論當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，反之那么越大1在“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時，以下說法中正確

6、的選項是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假如加速度與力的圖象是一條過原點的傾斜直線，那么加速度與力成正比【解析】判斷三個量之間的關(guān)系時，應保持一個量不變，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詳細數(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【答案】D2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

7、代法 D類比法【解析】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應選項B正確【答案】B3在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系活動中，某小組設計了如圖4­2­3所示的實驗裝置圖中上下兩層程度軌道外表光滑，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場運動，然后同時停頓圖4­2­31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_小車的質(zhì)量選填“遠大于“遠小于或“等于2本實驗通

8、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拉小車的程度細線要與軌道平行只有在砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量時，才能認為砝碼盤和砝碼的總重力等于細線拉小車的力2對初速度為零的勻加速直線運動，時間一樣時，根據(jù)sat2，得.【答案】1細線與軌道平行或程度遠小于2兩小車從靜止開場做勻加速直線運動，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a與m的關(guān)系，即采用控制變量法探 究 加 速 度 與 力 、 質(zhì)

9、量 的 定 量 關(guān) 系1實驗裝置如圖4­2­4所示圖4­2­4氣墊導軌：減少軌道摩擦光電門：光電門對時間的記錄是非常準確的，假如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的平均速度假如擋光片很窄，可以認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：實驗的根本思想控制變量法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

10、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物體所受的合外力越大，物體的加速度一定越大×2物體的質(zhì)量越大，物體的加速度一定越小×3物體所受的合外力越大，質(zhì)量越小，那么物體的加速度一定越大為什么本實驗在處理實驗數(shù)據(jù)時畫的是a­圖象而不是畫a­M圖象？【提示】本實驗假設畫a­M圖象，可以得到一條類似于雙曲線的曲線，給我們暗示了a­M之間可能存在反比關(guān)系，但這樣的判斷并不夠準確因為直線最直觀，所以此時，我們必須想方法把曲線轉(zhuǎn)換成直線，也就是作出a­圖象，再進展分析討論1：探究加速度和

11、質(zhì)量的關(guān)系時如何改變物體所受的合外力？【提示】保持滑塊質(zhì)量不變，通過增減砝碼的數(shù)量來改變拉力的大小，即改變合外力的大小討論2：作圖象時一定要作a­M的圖象嗎？【提示】作出a­M圖象是一條曲線，性質(zhì)不好判斷而作a­圖象是過坐標原點的直線，易判a與的關(guān)系，故作圖象時不一定要作a­M的圖象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)量遠小于滑塊質(zhì)量的情況下，可以認為砝碼的重力近

12、似等于滑塊受到的拉力，即Fmg.加速度的測量：在氣墊導軌中間選一段間隔 s，在s兩端設置兩個光電門，分別測出滑塊通過s兩端的始、末速度v1和v2，那么滑塊的加速度為a.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4­2­5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、兩光電門間的間隔 圖4­2­52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

13、力大小的近似值F/N滑塊通過光電門1的速度v1/m·s滑塊通過光電門2的速度v2m·s1兩光電門間的間隔 s/m滑塊加速度的計算值a/m·s24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，重復進展幾次實驗，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/m·s1滑塊通過光電門2的速度v2/m&

14、#183;s1兩光電門間的間隔 s/m滑塊加速度的計算值a/m·s26用縱坐標表示加速度，橫坐標表示，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M一定時，a與F成正比；當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，以力F為橫坐標，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點，然后作出圖象，如圖4­2­6所示，假設圖象是一條通過原點的直線，就能說明a與F成正比圖4­2­62研究加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系如圖4­2­7所示，因為a­M圖象是曲線，檢

15、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，相當困難假設a和M成反比，那么a與必成正比我們采取“化曲為直的方法，以a為縱坐標，以為橫坐標，作出a­圖象，假設a­圖象是一條直線，說明a與成正比，即a與M成反比圖4­2­75實驗本卷須知1氣墊導軌是較精細儀器，實驗中必須防止導軌受碰撞、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

16、準確性4用圖象法處理實驗數(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4如圖4­2­8所示為某同學所安裝的“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)下開場做實驗，該同學的裝置和操作中的主要錯誤是至少寫出三個錯誤：圖4­2­81_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該用交流電；牽引小車的細線與板不平行；開場實驗時，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；鉤碼不能滿足遠小于小車質(zhì)量的條件，應換用沙桶只說換用桶不給分，必須說明原因才行【答案】見解析5在“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系的實驗中假如測得某一物體m一定時，a與F的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如表：a/m·s21.984.065.958.12F/N1.002.003.004.001根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出a­F圖象2由a­F圖象可以斷定：當m一定時，a與F的關(guān)系為