高中物理 4.2、3影響加速度的因素 探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系同步教學(xué)課件 粵教版必修1

1、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.分析教材P81圖4-2-1、圖4-2-2能得到什么結(jié)論?提示：影響物體運(yùn)動加速度的因素:①物體所受的合外力,包括大小和方向.②物體的質(zhì)量.,2.分析P81實驗與探究，加速度與什么因素有關(guān)的定性結(jié)論是什么?所用科學(xué)方法是什么?提示：所用科學(xué)方法叫控制變量法,實驗結(jié)論是在保持質(zhì)量不變的情況下,合外力越大,加速度越大,在保持合外力不變的情況下,質(zhì)量越大,加速度越小.,3.試分析以下實例比較合

2、外力方向與加速度方向的關(guān)系,總結(jié)結(jié)論.(1)自由下落的蘋果(2)機(jī)車的加速啟動(3)在草坪上減速運(yùn)動的足球提示：加速度與合外力同時存在,同時消失.加速度方向與合外力方向始終一致.,控制變量法(1)控制變量法是物理學(xué)上常用的研究方法，在研究三個物理量之間的關(guān)系時，先讓其中一個物理量保持不變，研究另外兩個物理量之間的關(guān)系，最后總結(jié)三個量之間的關(guān)系.(2)我們在研究加速度與物體所受合外力、物體質(zhì)量之間的關(guān)系時就采用控制變量法，可以

3、通過猜想、假設(shè)、分析得出物體加速度與所受合外力及物體的質(zhì)量有關(guān).采用控制變量法分析相關(guān)物理量之間的關(guān)系時，實驗變得簡單、清晰，便于操作.,影響加速度的因素1.影響因素:(1)物體所受的合外力.(2)物體的質(zhì)量.2.加速度與合外力的關(guān)系在物體質(zhì)量一定時,合外力越大,加速度越大,反之亦然.3.加速度與質(zhì)量的關(guān)系在物體所受合外力一定時,質(zhì)量越大,加速度越小.4.加速度的方向:與合外力方向始終一致,且有同時性.,典例1 關(guān)于物體的

4、運(yùn)動狀態(tài)和所受合外力的關(guān)系，下列說法中正確的是( )A.物體所受的合外力為零時，物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B.有合外力作用時，物體的運(yùn)動狀態(tài)不一定會改變C.物體所受的合外力不為零時，物體就一定有加速度D.物體的運(yùn)動方向一定與它們所受的合外力的方向相同,解答本題應(yīng)明確以下三點(diǎn)：(1)合外力為零的狀態(tài)靜止或勻速.(2)加速度與合外力的定性關(guān)系.(3)物體運(yùn)動方向與合外力方向無關(guān).,【規(guī)范解答】選C.由運(yùn)動與力的關(guān)系知，物體受合外

5、力為零，則物體的加速度為零，所以物體速度不變，處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，A不正確；有合外力作用時，物體有加速度，運(yùn)動狀態(tài)一定改變，B不正確；C正確；物體的運(yùn)動方向和合外力方向無關(guān)，二者方向不一定相同，D不正確.,【變式備選】(雙選)關(guān)于影響加速度的因素的探究,下列說法正確的是( )A．物體的質(zhì)量越大,所受合外力越大,它的加速度越大B．同一物體的運(yùn)動速率越大,受到的力越大,加速度也越大C．加速度的方向總是與合外力的方向一致D

6、．加速度與合外力的關(guān)系有瞬時性【解析】選C、D.物體的質(zhì)量越大,合外力越大,它的加速度不一定大,故A錯;物體的運(yùn)動速率與加速度大小無關(guān),故B錯;加速度與合外力有瞬時性,兩者方向總一致,故C、D正確.,1.在探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系的實驗中，為什么可用相同時間內(nèi)的位移之比表示加速度之比？提示：在本探究實驗中，小車做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動.由勻加速直線運(yùn)動的位移公式s=v0t+ at2，式中v0=0，運(yùn)動時間t相等，故

7、有a∝s，即 可用兩車的位移之比表示加速度之比.,2.為什么要平衡摩擦力？提示：若物體放在斜面上，恰能勻速下滑，物體所受合力為零.若此時再加一個沿斜面向下的拉力F，如圖所示，力F就是物體受到的合力.,3.試討論分析：為什么本實驗在處理實驗數(shù)據(jù)時畫的是a-1/M圖象而不是畫a-M圖象.提示：本實驗若畫a-M圖象，可以得到一條類似于雙曲線的曲線，給我們暗示了a-M之間可能存在反比關(guān)系，但這樣的判斷并不夠準(zhǔn)確.因為直線最直

8、觀，所以此時，我們必須想辦法把曲線轉(zhuǎn)換成直線，也就是作出a-1/M圖象，再進(jìn)行分析.,4.試總結(jié)：怎樣由實驗結(jié)果得出結(jié)論?提示:由實驗圖象可知，在M一定時，是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，物體的加速度跟作用力成正比，即a∝F，在F一定時，a- 圖象是過原點(diǎn)的傾斜直線，物體的加速度跟質(zhì)量成反比.,誤差分析1.小車質(zhì)量M應(yīng)比砝碼及盤的質(zhì)量m大得多，其原理將在后面的習(xí)題課中專門討論.二者差距越小，圖象線性越差.2.兩個圖象的分析

9、如出現(xiàn)圖中①的直線，說明平衡摩擦力時，平衡過大了.即拉力F=0時，已產(chǎn)生加速度，其加速度是由多余重力的分力形成的.,圖中②的直線，說明平衡摩擦力不夠或根本沒有平衡摩擦力，因為拉力為F0時才產(chǎn)生加速度.,典例2 (雙選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，研究作用力一定時加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，下列說法中錯誤的是( )A.平衡摩擦力時，應(yīng)將裝砂的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.每次改變小車質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C.

10、實驗時，先放開小車，再接通打點(diǎn)計時器的電源D.在小車中增減砝碼，應(yīng)使小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量,解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：(1)實驗條件；(2)平衡摩擦力的目的和做法；(3)打點(diǎn)計時器的規(guī)范操作.,【規(guī)范解答】選A、C.平衡摩擦力時不應(yīng)掛砂桶，只需將小車放在長木板上連接紙帶，使長木板的一端墊高，當(dāng)小車剛好能勻速運(yùn)動時，即平衡了摩擦力，A選項錯誤；當(dāng)改變小車質(zhì)量時，沿斜面向下的分力、摩擦力都跟質(zhì)量成正比地改變，一

11、次平衡后，就不用再平衡了，B選項正確；實驗時應(yīng)先接通電源，讓打點(diǎn)計時器正常工作，再放開小車，,才能打出完整的紙帶，C選項錯誤；在小車中增減砝碼時，必須保證小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小桶和砂的總質(zhì)量，才能使小車受到的牽引力近似等于砂和桶的重力，因此D選項正確.,【變式備選】 某同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時畫出了如圖所示的三條圖線，這三條圖線表示實驗中_______不同.,【解析】如圖所示過F軸上的某一點(diǎn)作一條平行于a軸

12、的直線，與三條圖線有三個交點(diǎn)，可以看出三個交點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)a的值不同,a的值越小，表明相同的外力作用下，物體的加速度越小，運(yùn)動狀態(tài)越難改變，慣性越大，質(zhì)量也就越大，可見三條圖線對應(yīng)實驗中斜率越小的質(zhì)量越大.答案:小車的質(zhì)量,典例3 在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的反映加速度a和力F關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表一中. 將測得的反映加速度a和質(zhì)量M關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表二中.(1)作出

13、a-F圖象與a- 圖象.(2)由圖象可得出什么結(jié)論?(3)由a-F圖象可得出物體的質(zhì)量為多少?,(4)由a- 圖象可得出物體受的拉力為多大?,【思路點(diǎn)撥】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn)：1.畫圖時的注意事項；2.了解化曲為直的思想；3.能夠知道圖象的物理意義.,【規(guī)范解答】(1)作出a-F圖象與a- 圖象如圖甲、乙所示.,(2)由圖象甲可以得出，a與F成正比.由圖象乙可以得出，a與M成反比.(3)a-F圖象的斜率k

14、= 則M=0.5 kg.(4)a- 圖象的斜率k=F= 答案：見規(guī)范解答,1.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，物體受到的合外力不變，得出a- 圖象是一條過原點(diǎn)的直線,說明了 ( )A.物體的加速度與物體的質(zhì)量成正比B.物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比C.物體的加速度與物體的速度成正比D.物體的加速度與物體的速度成

15、反比,【解析】選B.a- 圖象是一條過原點(diǎn)的直線,說明了物體的加速度與物體的質(zhì)量成反比,所以B選項正確.物體的加速度與物體的速度沒有直接關(guān)系,加速度的大小等于速度的變化率.所以C、D選項都錯.,2.(2011·虹口區(qū)高一檢測)(雙選)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，下列說法中正確的是( )A.平衡摩擦力時，應(yīng)將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼通過定滑輪拴在小車上B.連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行C.平衡摩擦

16、力后，長木板的位置不能移動D.小車釋放前應(yīng)靠近打點(diǎn)計時器，且應(yīng)先釋放小車再接通電源,【解析】選B、C.本題考查實驗過程中應(yīng)注意的事項，選項A中平衡摩擦力時，不能將砝碼盤及盤內(nèi)砝碼(或小桶)拴在小車上，使小車受到拉力,A錯；選項B、C符合正確的操作方法，D應(yīng)先接電源再釋放小車,故D錯.,3.(2011·衡水高一檢測)如圖所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼

17、的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時間兩車的位移分別為s1、s2，則在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，有( )A.當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時，s1＝2s2B.當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時，s2＝2s1C.當(dāng)m1＝2m2時，s1＝2s2D.當(dāng)m1＝2m2、F1＝F2時，s2＝2s1,【解析】選A.題中m1和m2是車中砝碼的質(zhì)量，不能認(rèn)為是小車的質(zhì)量.本題中只說明了兩小車是相同的，并沒有告訴小車的質(zhì)量是多少.當(dāng)m1＝m2時

18、，兩車加砝碼后質(zhì)量仍相等，若F1＝2F2，則a1＝2a2，由s＝ at2得s1＝2s2，A對.若m1＝2m2時，無法確定兩車加砝碼后的質(zhì)量關(guān)系，兩小車的加速度關(guān)系也就不明確，自然無法判定兩車的位移關(guān)系.,4.如圖所示，是四位同學(xué)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時作的a-F圖象，其中正確的圖象為( ),【解析】選A.加速度與作用力成正比，a-F圖象的圖線應(yīng)該是一條傾斜的直線，不是曲線或者折線，B、C錯.由于實驗中存在

19、誤差，不在直線上的點(diǎn)要均勻分布在直線的兩側(cè)，不能把線畫得太粗，掩蓋誤差的存在，D錯.本題選A.,5.(2011·濰坊高一檢測)為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實驗.其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m.回答下列問

20、題：,(1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答：_________________________________________.,(2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是____.A.m1＝5 g B.m2＝15 gC.m3＝40 g D.m4＝400 g

21、(3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，其中求加速度的表達(dá)式為：________.(用Δt1、Δt2、D、s表示),【解析】 (1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時，M應(yīng)能在任意位置靜止不動，或推動M后能使M勻速運(yùn)動.(2)應(yīng)滿足M m，故m4＝400 g不合適.(3)由v1＝ v2＝ v22-v12＝2as.可得：a＝,答案：(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字

22、計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間Δt都相等(2)D (3)a＝,一、選擇題(本題共5小題，每小題5分，共25分)1.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，當(dāng)作用力一定時(懸掛的鉤碼或沙桶的重力不變)，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，以下說法中正確的是( )A．平衡摩擦力是為了平衡掉細(xì)繩的拉力B．每次改變小車質(zhì)量時，需要重新平衡摩擦力C．實驗時應(yīng)先接通打點(diǎn)計時器的電源，再放開小車D．小車運(yùn)動的加速度可用天平測出小車

23、的質(zhì)量M和沙及沙桶的質(zhì)量m，直接用公式a=mg/M 求出,【解析】選C.在平衡摩擦力時，小桶對小車的拉力是施加的外力，不能被平衡掉.而是應(yīng)平衡掉在不掛沙桶時，小車帶著紙帶運(yùn)動時所受的摩擦力.故A項錯誤；平衡摩擦力是指小車所受的重力沿斜面的分力與小車所受阻力(包括小車所受摩擦力和打點(diǎn)計時器對小車后面所拖紙帶的摩擦力)大小相等，即 mgsin θ=μmgcos θ，等式兩邊m可消去，說明與小車質(zhì)量變化無關(guān)，B項錯；實驗操作時應(yīng)先接通打點(diǎn)計時

24、器的電源，再放開小車，所以C項正確；本實驗要達(dá)到的目的是探究牛頓第二定律，不能把它作為理論根據(jù)來計算加速度，其加速度只能從紙帶提供的數(shù)據(jù)計算得出，故D項錯誤.,2.(2011·廈門高一檢測)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中，下列做法或者理由正確的是( )A.實驗中為了保證安全，應(yīng)該選用低壓直流電源B.可以將裝有沙子的小桶用鉤碼代替，這樣會使實驗更加方便C.實驗結(jié)果不用a-M圖象，而用a-1/M 圖象，是為了便于根

25、據(jù)圖象直觀地進(jìn)行判斷D.“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是讓小車受到的摩擦力為零,【解析】選C.打點(diǎn)計時器需要的是低壓交流電源，A錯誤；如果用鉤碼代替裝有沙子的小桶進(jìn)行實驗，不利于調(diào)節(jié)拉力的大小，B錯誤；實驗中處理圖象，一般都是盡量“化曲為直”，這樣更容易判斷問題，C正確；小車運(yùn)動過程中受的阻力是永遠(yuǎn)存在的，無法使之為零，故D項錯誤.,【規(guī)律方法】探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中的“五點(diǎn)注意”(1)平衡摩擦力時不要掛重物，平衡摩擦力后，都

26、不需要再重新平衡摩擦力.(2)平衡摩擦力后，每條紙帶必須滿足在小車和小車上所加砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和小盤的總質(zhì)量的條件下進(jìn)行.(3)每次實驗開始時，小車盡量靠近打點(diǎn)計時器，先接通電源，再釋放小車.,(4)各紙帶上的加速度a，應(yīng)是平均加速度.(5)作圖象時，要使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻地分布在直線兩側(cè)，離直線遠(yuǎn)的點(diǎn)舍掉.,3．(雙選)關(guān)于加速度和力的關(guān)系,下列說法正確的是( )A．只有物體受到的合外力不為零,

27、物體才具有加速度B．合外力恒定不變,加速度始終為零C．合外力隨著時間改變,加速度也隨著時間改變D．合外力停止作用,加速度并不隨即消失,【解析】選A、C.只有合外力不為零，物體才有加速度,由探究結(jié)論知:當(dāng)質(zhì)量一定時,合外力越大,加速度越大,且加速度與合外力有瞬時關(guān)系,故A、C正確,B、D錯誤.,4.(雙選)如圖是某些同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是( ),A.形成圖(甲)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B.形成

28、圖(乙)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小C.形成圖(丙)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D.形成圖(丁)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小,【解析】選A、D.題中(甲)圖當(dāng)F=0時，小車就有了加速度，可見是長木板傾角過大.(乙)圖 →0時，小車質(zhì)量很大，這時一開始小車的加速度不為零，說明使小車下滑的力已大于最大靜摩擦力，也是長木板傾角過大.同理，(丙)、(丁)都是長木板傾角過小.,5.(2011·無錫高一檢測

29、)下列關(guān)于力和運(yùn)動的關(guān)系的說法中,正確的是( )A.沒有外力作用時,物體不會運(yùn)動,這是牛頓第一定律的體現(xiàn)B.物體受力越大,運(yùn)動得越快,這是符合牛頓第二定律的C.物體所受合外力為零,則速度一定為零;物體所受合外力不為零,則速度也一定不為零D.物體所受的合外力最大時,速度卻可以為零;物體所受的合外力最小時,速度卻可以最大,【解析】選D.運(yùn)動不需要力來維持,物體不受力時,可以做勻速運(yùn)動,A不正確;物體受力大,加速度大,速度變化快,

30、但速度不一定大,B不正確;力的大小與速度大小之間沒有直接聯(lián)系,C不正確,D正確.,二、非選擇題(本題共3小題，共25分，要有必要的文字?jǐn)⑹?6.(6分)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，備有下列器材：A.電火花計時器;B.天平;C.秒表;D.交流電源;E.電池;F.紙帶;G.細(xì)繩、砝碼、滑塊(可放在氣墊導(dǎo)軌上)；H.氣墊導(dǎo)軌(一端帶定滑輪)；I.毫米刻度尺；J.小型氣泵,(1)實驗中應(yīng)選用的器材有______________

31、________；實驗的研究對象是_____________________________.(2)本實驗分兩大步驟進(jìn)行:①___________________;②___________________________________________.,【解析】做本實驗時,在m一定時,根據(jù)不同力作用下打出的紙帶,求出加速度;F一定時,根據(jù)不同質(zhì)量條件下打出的紙帶,求出加速度.只要明確電火花計時器及氣墊導(dǎo)軌的工作條件,則不難將器材

32、選出.答案：(1)A、B、D、F、G、H、I、J 放在氣墊導(dǎo)軌上的滑塊(2)見解析,7.(8分)用斜面、小車、砂桶、砝碼等器材做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗，如圖是實驗中一條打點(diǎn)的紙帶，相鄰計數(shù)點(diǎn)的時間間隔為T，且間距s1，s2，s3，…，s6已量出.,(1)請寫出三個不同的計算加速度的表達(dá)式.(2)如圖(a)，甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出a-F圖線，表明實驗的問題是_____.(3)乙、丙同學(xué)用同一裝置實驗，在同一個坐標(biāo)系

33、中,畫出了各自得到的a-F圖線如圖(b)所示，說明兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同？并比較其大小.,【解析】(1)a＝(s2-s1)/T2；a＝(s4-s1)/3T2；a＝[(s6+s5+s4)-(s3+s2+s1)]/9T2.(2)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.(3)兩小車及車上砝碼的質(zhì)量不同，且M乙<M丙.答案：見解析,8.(2010·江蘇高考)(11分)為了探究受到空氣阻力時，物體運(yùn)動速度隨時間的

34、變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實驗裝置(如圖所示).實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運(yùn)動的阻力.,(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車____(選填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計時器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn).(2)從紙帶上選取若干計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量，得出各計數(shù)點(diǎn)的時間t與速度v的數(shù)據(jù)如表：,請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖象.,(3)通過對實驗結(jié)果的分析，該同