【同步導學】高中物理課件 5.2牛頓第二定律課件 滬科必修1

5．2探究加速度與力、質量的關系1．在質量一定的情況下，加速度跟力成______．2．在合外力一定的情況下，加速度跟質量成______．3．控制變量法：是研究多個物理量之間關系的一種

常用方法，可先控制一些量不變，依次研究某一個因

素的影響．在本實驗中探究加速度的影響因素，可先

控制______一定，研究加速度與力之間的關系，再保

持合外力一定，研究加速度與______的關系，最后歸

納總結出加速度與力和質量的定量關系．正比反比質量質量一、怎樣探究加速度和力的關系●重點解讀(1)基本思路：保持物體的質量不變，測量物體在不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關系．(2)實驗操作：如下圖所示，取小車研究(質量一定)，用不同數量的鉤碼拉小車，打出幾條紙帶．用測力計測出拉小車的鉤碼的重力，分析紙帶，求出小車運動的加速度．●

難點突破(1)數據的分析：設計一個表格，把同一物體在不同力作用下的加速度填在表中．如下表.實驗次數加速度a/m·s－2小車受力F/N123(2)圖象分析：由表中數據，作出a－F圖象，即在圖中，描點連線．若a與F成正比，圖中各點應在一條過原點的直線上．二、怎樣探究加速度和物體質量的關系●重點解讀(1)基本思路：保持物體所受的力相同，測量不同質量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質量的關系．(2)實驗操作：見實物圖取小車(車上放砝碼)研究，在拉力不變的情況下(鉤碼一定)，改變小車上的砝碼個數，打出幾條不同的紙帶．記錄小車及車上的砝碼的質量，求出其運動的加速度．●

難點突破(1)數據的分析：設計第二個表格，把質量不同的物體在相同力作用下的加速度填入表中.實驗次數加速度a/m·s－2小車質量m/kg123●疑點辨析(1)小車所受拉拉力是否完完全等于所所掛砝碼與與盤的重力力？在尋求a與F、m的關系時，，F一定是物體體(研究對象)所受的合外外力，不同同的實驗設設計，合外外力的處理理也不盡相相同，若利利用下圖做做實驗，在在實驗中我我們把小盤盤和砝碼的的重力作為為小車所受受的合外力力來處理數數據，但是是小盤和砝砝碼的重力力實質上是是提供了小小車、小盤盤和砝碼三三者的合外外力，小車車所受的合合外力要小小于小盤和和砝碼的重重力．只有在小盤盤和砝碼的的質量遠小小于小車的的質量時，，才能近似似地認為小小車受到的的合外力與與小盤和砝砝碼的重力力相等．(2)為何要讓木木板合理地地傾斜？如下圖甲所所示，放在在不光滑水水平面上的的物體，在在水平拉力力F作用下運動動，物體所所受的合力力不是F，若物體放放在傾角為為θ的斜面上，，恰能勻速速下滑，此此時再加一一個沿斜面面向下的拉拉力F，如圖乙所所示，則物物體受到的的合力為F.甲乙如實物圖所所示，在水水平木板上上放置一輛輛小車，小小車的前端端系上細繩繩，細繩的的另一端跨跨過定滑輪輪并掛上質質量很小的的重物．小小車的尾部部掛上一條條紙帶，紙紙帶穿過打打點計時器器．為了消消除摩擦力力對小車的的影響，必必須將木板板無滑輪的的一端稍微微墊高一些些，用重力力的分力來來抵消摩擦擦力，直到到小車不掛掛重物時能能勻速運動動為止．當當掛上重物物時，只要要重物的質質量遠小于于小車的質質量，那么么可近似認認為重物所所受的重力力大小等于于小車所受受合外力的的大小．將將小車從某某一位置釋釋放，小車車在繩子的的拉力作用用下做勻加加速直線運運動．利用用紙帶上打打出的點便便可算出小小車的加速速度．●誤差分析(1)質量的測量量誤差，紙紙帶上打點點計時器打打點間隔距距離的測量量誤差，拉拉線或紙帶帶不與木板板平行等都都會造成誤誤差．(2)因實驗原理理不完善造造成誤差：：本實驗中中用小盤和和砝碼的總總重力代替替小車受到到的拉力(實際上小車車受到的拉拉力要小于于小盤和砝砝碼的總重重力)，存在系統(tǒng)統(tǒng)誤差．小小盤和砝碼碼的總質量量越接近小小車的質量量，誤差就就越大；反反之，小盤盤和砝碼的的總質量越越小于小車車的質量，，誤差就越越小．(3)平衡摩擦力力不準造成成誤差：在在平衡摩擦擦力時，除除了不掛小小盤外，其其他的都跟跟正式實驗驗一樣(比如要掛好好紙帶、接接通打點計計時器)，勻速運動動的標志是是打點計時時器打出的的紙帶上各各點的距離離相等．(4)提高測量精精度．①應舍掉紙帶帶上開頭比比較密集的的點，在后后邊便于測測量的地方方找一個起起點．②可以把每打打五次點的的時間作為為時間單位位，即從開開始點起，，每隔四個個點標出一一個計數點點，則相鄰鄰計數點間間的時間間間隔為T＝0.1s.a/m·s－21.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(1)根據表中數數據，畫出出a－F圖象．(2)從圖象可以以判定：當當m一定時，a與F成________關系．【解析】若a與F成正比，則則圖象是一一條過原點點的直線．．同時因實實驗中不可可避免也出出現誤差，，研究誤差差產生的原原因，從而而減小誤差差增大實驗驗的準確性性，則在誤誤差范圍內內圖象是一一條過原點點的直線即即可．連線線時應使直直線過盡可可能多的點點，不在直直線上的點點應大致對對稱的分布布在直線兩兩側，離直直線較遠的的點應視為為錯誤數據據，不予考考慮．【答案】(1)a－F圖象如下圖圖所示．(2)正比【評析】由已知數據據畫出圖象象，從而得得出結論是是物理學中中一種常用用的重要方方法．若測得某一一物體受力力F一定時，a與m關系的數據據如下表所所示．a/m·s－22.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.00A．沒有平衡衡摩擦力，，且小車質質量較大B．平衡摩擦擦力時，所所墊木塊太太高，且砂砂和小桶的的質量較大大C．平衡摩擦擦力時，所所墊木塊太太低，且砂砂和小桶的的質量較大大D．平衡摩擦擦力時，所所墊木塊太太高，且小小車質量較較大【指點迷津】本實驗中將將砂與砂桶桶的重力做做為繩對小小車的拉力力有兩個條條件：一是是必須平衡衡好摩擦力力，二是小小車質量應應遠大于砂砂和砂桶的的總質量．．【解析】設圖線在F軸上的截距距為F0，則當0＜F≤F0時，a＝0，說明摩擦擦力為f＝F0，沒有完全全平衡摩擦擦力．當達達到一定程程度后．小小車質量不不變，而砂砂和砂桶質質量增大，，故不再滿滿足小車質質量遠遠大大于砂和砂砂桶總質量量的條件，，誤差變大大．正確理理解圖象含含義是解題題的關鍵．．求解時，，應從實驗驗原理和讀讀懂圖象入入手．【答案】C我們通過猜猜想、假設設、分析得得出物體的的加速度與與物體受到到的合外力力以及物體體的質量有有關，那我我們如何研研究三者之之間的關系系呢？我們們就控制其其中一個物物理量保持持不變而研研究另外兩兩個量之間間的關系．．再綜合得得出三者之之間的關系系，研究加加速度與物物體受到的的合外力間間的關系時時，保持物物體的質量量不變；研研究加速度度與物體的的質量間的的關系時，，保持物體體受到的合合外力不變變．從而使使我們的實實驗過程變變得簡單、、清晰、便便于操作，，并且能夠夠通過對兩兩次實驗的的分析、綜綜合，得出出三者之間間的關系．．某研究性學學習小組欲欲探究光滑滑斜面上物物體下滑的的加速度與與物體質量量及斜面傾傾角是否有有關系．實實驗室提供供如下器材材：A．表面光滑滑的長木板板(長度L)B．小車；C．質量為m的鉤碼若干干個；D．方木塊(備用于墊木木板)E．米尺；F．秒表．(1)實驗過程：：第一步，在在保持斜面面傾角不變變時，探究究加速度與與質量的關關系．實驗中，通通過向小車車放入鉤碼碼來改變物物體質量，，只要測出出小車由斜斜面頂端滑滑至底端用用時t，就可以由由公式a＝________求出a，某同學記記錄了數據據如下表所所示：根據以上信信息，我們們發(fā)現，在在實驗誤差差范圍內質質量改變之之后平均下下滑時間________(填“改變”或“不改變”)，經過分析析得出加速速度和質量量的關系為為________．第二步，在在物體質量量不變時，，探究加速速度與傾角角的關系．．實驗中通通過改變方方木塊墊放放位置來調調整長木板板傾角，由由于沒有量量角器，因因此通過測測出木板頂頂端到水平平面高度h，求出傾角角α的正弦值sinα＝h/L.某同學記錄錄了高度h和加速度a的對應值如如下表：L(m)1.00h(m)0.100.200.300.400.50sinα＝h/L0.100.200.300.400.50a(m/s2)0.9701.9502.9253.9104.900分析可知，，光滑斜面面上物體下下滑的加速速度與傾角角的關系為為________________________________________________________________________．(2)該探究小組組所采用的的探究方法法是________．【答案】(1)2L/t2；不改變；；無關；a＝gsinα；(2)控制變量法法．1．在“探究加速度度與力、質質量的關系系”的實驗中，，下列說法法中正確的的是()A．平衡摩擦擦力時，小小桶應用細細線通過定定滑輪系在在小車上，，但小桶內內不能裝砂砂B．實驗中無無需始終保保持小車和和砝碼的質質量遠遠大大于砂和小小桶的質量量C．實驗中如如用縱坐標標表示加速速度，用橫橫坐標表示示小車和車車內砝碼的的總質量，，描出相應應的點在一一條直線上上時，即可可證明加速速度與質量量成反比D．平衡摩擦擦力時，小小車后面的的紙帶必須須連好，因因為運動過過程中紙帶帶也要受阻阻力【解析】平衡摩擦力力時，不應應掛小桶，，但應帶紙紙帶運動，，所以A錯，D對；實驗中中要求始終終保持小車車和砝碼的的質量遠遠遠大于砂和和小桶的質質量，所以以B也不正確；；實驗中如如用縱坐標標表示加速速度，用橫橫坐標表示示小車和車車內砝碼的的總質量的的倒數，描描出相應的的點在過原原點的同一一條直線上上時，證明明加速度與與質量成反反比，故C項錯誤．【答案】D2．用斜面、、小車、砂砂桶、砝碼碼、打點計計時器做“探究加速度度與力、質質量的關系系”的實驗中，，得到如圖圖所示的紙紙帶，相鄰鄰計數點間間的時間間間隔為T，且s1、s2、s3、……、s6已測量出．．(1)請寫出計算算加速度的的表達式．．(2)如圖(a)所示，為甲甲同學根據據測量數據據畫出的a－F圖象，則甲甲在實驗中中存在的問問題是________．(3)乙、丙同學學用同一裝裝置實驗，，畫出了各各自得到的的a－F圖象如圖(b)所示，說明明兩個同學學做實驗時時的哪一個個物理量取取值不同？？并比較其其大?。敬鸢浮恳娊馕鰉/kg0.200.300.400.500.600.80a/(m·s－2)1.190.810.600.490.400.313．下表是某某同學在做做“當外力一定定時加速度度與質量的的關系”實驗時得到到的實驗數數據，請用用圖象處理理這些數據據，并由此此說明加速速度與質量量的關系.【答案】圖見解析加加速度與與質量成反反比4．一組同學學研究“運動物體所所受空氣阻阻力與其運運動速度關關系”的探究過程程如下：A．有同學認認為：運動動物體所受受空氣阻力力可能與其其運動速度度有關B．他們計劃劃利用一些些“小紙杯”作為研究對對象，用超超聲波測距距儀器測量量“小紙杯”在空中直線線下落的下下落距離、、速度隨時時間變化的的規(guī)律，以以驗證假設設C．在相同的的實驗條件件下，同學學們首先測測量了單只只“小紙杯”在空中下落落過程中不不同時刻的的下落距離離，將數據據填入下表表中，圖(a)是對應的位位移—時間圖線．．然后將不不同數量的的“小紙杯”疊放在一起起從空中下下落，分別別測出它們們的速度—時間圖線，，如圖(b)中圖線1、2、3、4、5所示D．同學們對對實驗數據據進行分析析、歸納后后，證實了了他們的假假設回答下列提提問：(1)圖(a)中的AB段反映了運運動物體在在做________運動，表中中X處的值為________．(2)圖(b)中各條圖線線具有共同同特點：“小紙杯”在下落開始始階段做________運動，最后后“