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(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識 脈 絡(luò)1.理解氣墊導(dǎo)軌減小摩擦的原理和光電門及數(shù)字計(jì)時(shí)器在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn) 影 響 加 速 度 的 因 素1加速度的測量1在實(shí)驗(yàn)中加速度不能直接測量，可以通過直接測量時(shí)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(yùn)動的物體，位移sat2，測出位移s和時(shí)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(shí)，我們一

2、般采用控制變量法，即先保持一個(gè)量不變，測量另外兩個(gè)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(shí)，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(dāng)物體所受合外力大小保持不變時(shí)，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(shí)驗(yàn)是通過同時(shí)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(shí)，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(shí)驗(yàn)，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(yùn)動是一項(xiàng)非常刺激的運(yùn)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(fèi)廠家總是不斷地改變車的材料，改進(jìn)發(fā)動機(jī)，以追求更優(yōu)越的加速性能應(yīng)該從哪些方面入手呢？有什么根據(jù)？圖4­2­1【提示】應(yīng)減小賽車質(zhì)量，改進(jìn)發(fā)動機(jī)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(shí)驗(yàn)結(jié)果中是否一定要強(qiáng)調(diào)“合外力？【提示】是，一個(gè)物體受幾個(gè)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(shí)驗(yàn)中得出其方向由什么因素決定？【提示】力是矢量，質(zhì)量是標(biāo)量，由實(shí)驗(yàn)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(yàn)證猜測：小車質(zhì)量保持不變時(shí)，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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(yùn)動時(shí)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(shí)驗(yàn)3探究結(jié)論當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變時(shí)，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(yàn)證猜測：小車所受合外力不變時(shí)，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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)把小車放在斜面上，用彈簧測力計(jì)沿斜面向上拉小車，使小車保持靜止或做勻速直線運(yùn)動，記下彈簧測力計(jì)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(yùn)動時(shí)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(shí)驗(yàn)3探究結(jié)論當(dāng)物體所受合外力保持不變時(shí)，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(shí)，以下說法中正確

6、的選項(xiàng)是A同時(shí)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(yùn)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(diǎn)的傾斜直線，那么加速度與力成正比【解析】判斷三個(gè)量之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持一個(gè)量不變，來探究另兩個(gè)量之間的關(guān)系，即采取控制變量法，A錯(cuò)；本實(shí)驗(yàn)只是探究兩個(gè)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(xì)數(shù)值，B錯(cuò)；自由落體運(yùn)動加速度恒為g，不隨質(zhì)量而變化，C錯(cuò)【答案】D2在“探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，采用的研究方法是A理想實(shí)驗(yàn)法B控制變量法C替

7、代法 D類比法【解析】在研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，先讓其中一個(gè)量不變，研究另外兩個(gè)量之間的關(guān)系，最后總結(jié)三個(gè)量之間的關(guān)系，這種方法叫控制變量法應(yīng)選項(xiàng)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(shè)計(jì)了如圖4­2­3所示的實(shí)驗(yàn)裝置圖中上下兩層程度軌道外表光滑，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(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開場運(yùn)動，然后同時(shí)停頓圖4­2­31在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使_；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，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)量選填“遠(yuǎn)大于“遠(yuǎn)小于或“等于2本實(shí)驗(yàn)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?yàn)開.【解析】1拉小車的程度細(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(shí)，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(yùn)動，時(shí)間一樣時(shí)，根據(jù)sat2，得.【答案】1細(xì)線與軌道平行或程度遠(yuǎn)小于2兩小車從靜止開場做勻加速直線運(yùn)動，且兩小車的運(yùn)動時(shí)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(shí)，質(zhì)量m與力F不能同時(shí)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(shí)驗(yàn)裝置如圖4­2­4所示圖4­2­4氣墊導(dǎo)軌：減少軌道摩擦光電門：光電門對時(shí)間的記錄是非常準(zhǔn)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(shí)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(rèn)為這個(gè)速度就是擋光片通過光電門的瞬時(shí)速度2實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)畫的是a­圖象而不是畫a­M圖象？【提示】本實(shí)驗(yàn)假設(shè)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(zhǔn)確因?yàn)橹本€最直觀，所以此時(shí)，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(jìn)展分析討論1：探究加速度和

11、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)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(shí)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(biāo)原點(diǎn)的直線，易判a與的關(guān)系，故作圖象時(shí)不一定要作a­M的圖象1實(shí)驗(yàn)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(gè)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

12、似等于滑塊受到的拉力，即Fmg.加速度的測量：在氣墊導(dǎo)軌中間選一段間隔 s，在s兩端設(shè)置兩個(gè)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(shí)驗(yàn)器材氣墊導(dǎo)軌、滑塊包括擋光片、橡皮泥、光電門、數(shù)字計(jì)時(shí)器、砝碼、天平3實(shí)驗(yàn)與探究1實(shí)驗(yàn)裝置如圖4­2­5所示，讓滑塊在砝碼拉力的作用下做加速運(yùn)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(fù)實(shí)驗(yàn)3次3將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表一，并計(jì)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(jì)算值a/m·s24用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出滑塊運(yùn)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)展幾次實(shí)驗(yàn)，記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將實(shí)驗(yàn)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(jì)算值a/m·s26用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示，畫出滑塊運(yùn)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(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)M一定時(shí)，a與F成正比；當(dāng)F一定時(shí)a與M成反比4實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，然后作出圖象，如圖4­2­6所示，假設(shè)圖象是一條通過原點(diǎn)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?yàn)閍­M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(dāng)困難假設(shè)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(biāo)，以為橫坐標(biāo)，作出a­圖象，假設(shè)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(shí)驗(yàn)本卷須知1氣墊導(dǎo)軌是較精細(xì)儀器，實(shí)驗(yàn)中必須防止導(dǎo)軌受碰撞、摩擦而變形、損傷，沒有給氣墊導(dǎo)軌通氣時(shí)，不準(zhǔn)在導(dǎo)軌上強(qiáng)行推動滑塊2實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)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

16、準(zhǔn)確性4用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作圖時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)盡可能分布在所作直線的兩側(cè)，偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍棄掉4如圖4­2­8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(shí)驗(yàn)裝置，在圖示狀態(tài)下開場做實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)的裝置和操作中的主要錯(cuò)誤是至少寫出三個(gè)錯(cuò)誤：圖4­2­81_2_3_【解析】由圖可知，本實(shí)驗(yàn)存在以下錯(cuò)誤：長木板右端未墊高以平衡摩擦力或沒有平衡摩擦力；錯(cuò)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；開場實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車離滑輪太近或小車離打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)驗(yàn)中假如測得某一物體m一定時(shí)，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(dāng)m一定時(shí)，a與F的關(guān)系為