高一物理探究加速度與力跟質(zhì)量的關(guān)系

1、第第2節(jié)節(jié) 實驗實驗:探究加速度與力探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系質(zhì)量的關(guān)系知識識記知識識記 1.加速度是表示物體速度加速度是表示物體速度變化快慢變化快慢的物理量的物理量.根據(jù)事實經(jīng)驗根據(jù)事實經(jīng)驗,加速度與物體的質(zhì)量有關(guān)加速度與物體的質(zhì)量有關(guān).物體受力一定時物體受力一定時,質(zhì)量越小質(zhì)量越小,加速加速度就越度就越大大.加速度還與物體受力的大小有關(guān)加速度還與物體受力的大小有關(guān),物體質(zhì)量一定物體質(zhì)量一定時時,受力越大受力越大,其加速度越其加速度越大大.2.控制變量法控制變量法:加速度加速度a和質(zhì)量和質(zhì)量m 外力外力F都有關(guān)系都有關(guān)系.研究它們研究它們之間的關(guān)系時之間的關(guān)系時,先保持質(zhì)量不變先保持質(zhì)量不變

2、,測量物體在不同的測量物體在不同的力力的作的作用下的加速度用下的加速度,分析加速度與分析加速度與力力的關(guān)系的關(guān)系;再保持物體所受的再保持物體所受的力相同力相同,測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度,分析分析加速度與加速度與質(zhì)量質(zhì)量的關(guān)系的關(guān)系.這種先控制某個參量不變這種先控制某個參量不變,研究某兩研究某兩個參量之間變化關(guān)系的方法叫個參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法控制變量法.3.平衡摩擦力時不要掛重物平衡摩擦力時不要掛重物,整個實驗平衡了摩擦力后整個實驗平衡了摩擦力后,不管不管以后是改變盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)量以后是改變盤和砝碼的質(zhì)量還是

3、改變小車及砝碼的質(zhì)量,都不需要重新平衡摩擦力都不需要重新平衡摩擦力.4.實驗中必須滿足小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)實驗中必須滿足小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于大于小盤和砝碼的小盤和砝碼的總質(zhì)量總質(zhì)量.只有如此只有如此,砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等到的拉力相等.5.作圖象時作圖象時,要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上,不在直線上的不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線點(diǎn)應(yīng)盡可能對稱分布在所作直線兩側(cè)兩側(cè).個別偏離直線較遠(yuǎn)個別偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯誤數(shù)據(jù)的點(diǎn)是錯誤數(shù)據(jù),可舍去不予考慮可舍去不予考慮.15分鐘隨堂驗收分鐘隨堂驗收1.在探究在

4、探究“加速度與力加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中的實驗中,下列說法中下列說法中正確的是正確的是( )A.為了減小實驗誤差為了減小實驗誤差,懸掛物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)懸掛物的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)量量B.為了減小小車為了減小小車 紙帶受到的摩擦力對實驗的影響紙帶受到的摩擦力對實驗的影響,需把小車需把小車運(yùn)動平板的起始端略墊高些運(yùn)動平板的起始端略墊高些C.實驗結(jié)果采用描點(diǎn)法畫圖象實驗結(jié)果采用描點(diǎn)法畫圖象,是為了減小誤差是為了減小誤差D.,1am實驗結(jié)果采用坐標(biāo)作圖 是為了根據(jù)圖象直觀地作出判斷答案答案:ABCD2.在探究第二定律的實驗中在探究第二定律的實驗中,下列說法正確的是

5、下列說法正確的是( )A.平衡摩擦力平衡摩擦力,小盤應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上小盤應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上,但小盤但小盤內(nèi)不能裝砝碼內(nèi)不能裝砝碼B.實驗中應(yīng)始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼和小盤實驗中應(yīng)始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砝碼和小盤的質(zhì)量的質(zhì)量C.實驗中如用縱坐標(biāo)表示加速度實驗中如用縱坐標(biāo)表示加速度,用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量碼的總質(zhì)量,描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時,即可證明加速即可證明加速度與質(zhì)量成反比度與質(zhì)量成反比D.平衡摩擦力時平衡摩擦力時,小車后面的紙帶必須連好小車后面的紙帶必須連好,因為運(yùn)動過程中因為運(yùn)動過

6、程中紙帶也要受到阻力紙帶也要受到阻力答案答案:BD解析解析:平衡摩擦力是通過調(diào)節(jié)長木板傾角來實現(xiàn)的平衡摩擦力是通過調(diào)節(jié)長木板傾角來實現(xiàn)的,與小盤和與小盤和砝碼無關(guān)砝碼無關(guān),故故A錯錯.要使小盤和砝碼的總重力代替小車受到要使小盤和砝碼的總重力代替小車受到的拉力就必須滿足選項的拉力就必須滿足選項B,故故B正確正確.C項中項中,縱坐標(biāo)表示加速縱坐標(biāo)表示加速度度,橫坐標(biāo)表示小車及車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù)橫坐標(biāo)表示小車及車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量的倒數(shù),描出相應(yīng)描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時的點(diǎn)在一條直線上時,才可證明加速度與質(zhì)量成反比才可證明加速度與質(zhì)量成反比,故故C錯錯.紙帶與打點(diǎn)計時器之間的摩擦力會帶來誤差紙帶與

7、打點(diǎn)計時器之間的摩擦力會帶來誤差,應(yīng)盡可能應(yīng)盡可能減少減少,故故D項正確項正確.3.在探究在探究a與與F m關(guān)系的實驗中備有下列器材關(guān)系的實驗中備有下列器材:A.打點(diǎn)計時打點(diǎn)計時器器;B.天平天平;C.停表停表;D.低壓交流電源低壓交流電源;E.電池電池;F.紙帶紙帶;G.細(xì)繩細(xì)繩 砝碼砝碼 小車小車 砂和桶砂和桶;H.薄木板薄木板.其中多余的器材是其中多余的器材是_,缺少的器材缺少的器材是是_.CE一端附有定滑輪的長木板一端附有定滑輪的長木板 刻度尺刻度尺4.若測得某一物體的若測得某一物體的m一定時一定時,a與與F關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料如下表表.a/(ms-2)1.984.

8、065.958.12F/N1.002.003.004.00(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)根據(jù)表中數(shù)據(jù),畫出畫出a-F圖象圖象.答案答案:(1)a-F圖象如圖圖象如圖4-2-1所示所示.圖圖4-2-1 (2)從圖象中可以判定從圖象中可以判定:當(dāng)當(dāng)m一定時一定時,a與與F的關(guān)系為的關(guān)系為_.正比關(guān)系正比關(guān)系解析解析:若若a與與F成正比成正比,則圖象是一條過原點(diǎn)的直線則圖象是一條過原點(diǎn)的直線.同時因?qū)嶒炌瑫r因?qū)嶒炛胁豢杀苊獾爻霈F(xiàn)誤差中不可避免地出現(xiàn)誤差,研究誤差產(chǎn)生的原因研究誤差產(chǎn)生的原因,從而減小誤從而減小誤差差,增大實驗的準(zhǔn)確性增大實驗的準(zhǔn)確性,則在誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條過則在誤差允許范圍內(nèi)圖線是一條過原

9、點(diǎn)的直線即可原點(diǎn)的直線即可.連線時應(yīng)使用直線過盡可能多的點(diǎn)連線時應(yīng)使用直線過盡可能多的點(diǎn),不在不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對稱分布在直線兩側(cè)直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對稱分布在直線兩側(cè),離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù)應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù),不予考慮不予考慮.45分鐘課時作業(yè)分鐘課時作業(yè)一一 選擇題選擇題1.如圖如圖4-2-2所示是根據(jù)探究加速度與力的關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)描所示是根據(jù)探究加速度與力的關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)描繪的繪的a-F圖象圖象,下列說法正確的是下列說法正確的是( )圖圖A.三條傾斜直線所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量相同三條傾斜直線所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量相同B.三條傾斜直線所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量不同三條

10、傾斜直線所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量不同C.直線直線1所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量最大所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量最大D.直線直線3所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量最大所對應(yīng)的滑塊和橡皮泥的質(zhì)量最大答案答案:BD解析解析:由圖象知由圖象知F相同時相同時,對應(yīng)的加速度大小對應(yīng)的加速度大小a1a2a3,根據(jù)根據(jù)F相相同時同時,加速度與質(zhì)量成反比加速度與質(zhì)量成反比,所以所以m1m2m3,故故B D正確正確.2.如圖如圖4-2-3所示為某些同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象所示為某些同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象,下列下列說法中正確的是說法中正確的是( )圖圖4-2-3A.形成圖形成圖(a)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大

11、的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B.形成圖形成圖(b)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小C.形成圖形成圖(c)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D.形成圖形成圖(d)的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小答案答案:AD解析解析:(a)圖是平衡摩擦力時長木板傾角過大圖是平衡摩擦力時長木板傾角過大,牽引力為零牽引力為零,小車小車已有加速度已有加速度,所以所以A對對,C錯錯;(d)圖是平衡摩擦力時長木板傾圖是平衡摩擦力時長木板傾角過小角過小,導(dǎo)致圖線不過原點(diǎn)導(dǎo)致圖線不過原點(diǎn),有一定拉力后才有加速度有一

12、定拉力后才有加速度,所以所以B錯錯,D對對.二二 非選擇題非選擇題3.在在“探究加速度與力探究加速度與力 質(zhì)量的關(guān)系質(zhì)量的關(guān)系”時時,某小組設(shè)計雙車位某小組設(shè)計雙車位移比較法來探究加速度與力的關(guān)系移比較法來探究加速度與力的關(guān)系.實驗裝置如圖實驗裝置如圖4-2-4所所示示,將軌道分上下雙層排列將軌道分上下雙層排列,兩小車后的剎車線穿過尾端固兩小車后的剎車線穿過尾端固定板定板,由安裝在后面的剎車系統(tǒng)同時進(jìn)行控制由安裝在后面的剎車系統(tǒng)同時進(jìn)行控制(未畫出剎車未畫出剎車系統(tǒng)系統(tǒng)).通過改變砝碼盤中的砝碼來改變拉力大小通過改變砝碼盤中的砝碼來改變拉力大小.圖圖4-2-4(1)通過比較兩小車的位移來比較兩

13、小車的加速度大小通過比較兩小車的位移來比較兩小車的加速度大小,是因是因為位移與加速度的關(guān)系式為為位移與加速度的關(guān)系式為_.已知兩車質(zhì)量均為已知兩車質(zhì)量均為200 g,實驗數(shù)據(jù)如下表所示實驗數(shù)據(jù)如下表所示: (2)該裝置中的剎車系統(tǒng)的作用是該裝置中的剎車系統(tǒng)的作用是_.(3)分析表中數(shù)據(jù)可得到結(jié)分析表中數(shù)據(jù)可得到結(jié)論論:_.(4)為了減小實驗的系統(tǒng)誤差為了減小實驗的系統(tǒng)誤差,你認(rèn)為還可以進(jìn)行哪些方面的你認(rèn)為還可以進(jìn)行哪些方面的改進(jìn)改進(jìn)?(只需提出一個建議即可只需提出一個建議即可)答案答案:見解析見解析 21: 1.2xat解析位移與加速度的關(guān)系式為(2)剎車系統(tǒng)的作用是控制兩車同時運(yùn)動和同時停止

14、剎車系統(tǒng)的作用是控制兩車同時運(yùn)動和同時停止.(3)由于本實驗的剎車系統(tǒng)保證了兩車運(yùn)動的時間相同由于本實驗的剎車系統(tǒng)保證了兩車運(yùn)動的時間相同,故加故加速度速度a與位移與位移x成正比成正比.由表中數(shù)據(jù)可以看出由表中數(shù)據(jù)可以看出,在實驗誤差允許在實驗誤差允許的范圍內(nèi)的范圍內(nèi),當(dāng)小車的質(zhì)量保持不變時當(dāng)小車的質(zhì)量保持不變時,位移位移x與與F成正比成正比,故有故有a與與F成正比成正比.(4)調(diào)整兩木板的傾角調(diào)整兩木板的傾角,平衡好摩擦力平衡好摩擦力,滿足盤和盤中砝碼的總滿足盤和盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.4.下表中是探究牛頓第二定律實驗所記錄的部分的數(shù)據(jù)下表中是探究牛頓第二定律實

15、驗所記錄的部分的數(shù)據(jù).組別組別質(zhì)質(zhì)量量m/kgm/kg 受力受力F/NF/N加速度加速度a/(msa/(ms-2-2) )1 10.50.50.250.252 20.500.503 31.001.004 41.01.05 51.51.5若利用若利用1 2 3三組數(shù)據(jù)探究加速度與受力的關(guān)系三組數(shù)據(jù)探究加速度與受力的關(guān)系,則則2 3組組數(shù)據(jù)中物體的質(zhì)量分別為數(shù)據(jù)中物體的質(zhì)量分別為_ _;若利用若利用3 4 5三組數(shù)據(jù)探三組數(shù)據(jù)探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系,則則4 5組數(shù)據(jù)中物體所受的組數(shù)據(jù)中物體所受的力分別為力分別為_ _.0.5 kg0.5 kg1.00 N1.00 N解析

16、解析:本實驗采用控制變量法本實驗采用控制變量法,在探究加速度與力的關(guān)系時在探究加速度與力的關(guān)系時,保保證了小車質(zhì)量是不變的證了小車質(zhì)量是不變的,所以所以1 2 3三組數(shù)據(jù)中物體的質(zhì)三組數(shù)據(jù)中物體的質(zhì)量均為量均為0.5 kg.而而3 4 5組是探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)組是探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系系,保證的是小車受力不變保證的是小車受力不變,故故4 5組數(shù)據(jù)中物體所受的力組數(shù)據(jù)中物體所受的力均為均為1.00 N.5.楊小華用如圖楊小華用如圖4-2-5所示的裝置做所示的裝置做“探究加速度與力的關(guān)系探究加速度與力的關(guān)系”的實驗的實驗:小車擱置在水平放置的長木板上小車擱置在水平放置的長木板上,紙帶連接

17、車尾并紙帶連接車尾并穿過打點(diǎn)計時器穿過打點(diǎn)計時器,用來測定小車的加速度用來測定小車的加速度a,小桶通過細(xì)線對小桶通過細(xì)線對小車施拉力小車施拉力F.在保持小車質(zhì)量不變的情況下在保持小車質(zhì)量不變的情況下,改變對小車?yán)淖儗π≤嚴(yán)α的大小的大小,測得小車所受的拉力測得小車所受的拉力F和加速度和加速度a的數(shù)據(jù)如下表的數(shù)據(jù)如下表:圖圖4-2-5F/N0.210.300.400.490.60a/(m/s2)0.100.210.290.410.49(1)根據(jù)測得的數(shù)據(jù)根據(jù)測得的數(shù)據(jù),在圖在圖4-2-6中作出中作出a-F圖象圖象.答案答案:(1)如圖如圖4-2-7所示所示 圖圖4-2-7(2)由圖象可知由

18、圖象可知,小車與長木板之間的最大靜摩擦力大小為小車與長木板之間的最大靜摩擦力大小為_N.圖圖4-2-60.10 (3)若要使作出的若要使作出的a-F圖線過坐標(biāo)原點(diǎn)圖線過坐標(biāo)原點(diǎn),需要調(diào)整實驗裝置需要調(diào)整實驗裝置,可可采取以下措施中的采取以下措施中的( )A.增加小車的質(zhì)量增加小車的質(zhì)量B.減小小車的質(zhì)量減小小車的質(zhì)量C.適當(dāng)墊高長木板的右端適當(dāng)墊高長木板的右端D.適當(dāng)增加小桶內(nèi)砝碼質(zhì)量適當(dāng)增加小桶內(nèi)砝碼質(zhì)量C 解析解析:(1)以以a為縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo),F為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo),將表格中的數(shù)據(jù)點(diǎn)在將表格中的數(shù)據(jù)點(diǎn)在a-F圖圖象上象上,再作一條直線再作一條直線,使盡可能多的點(diǎn)落在直線上使盡可能多的點(diǎn)落在直線上,其他點(diǎn)均其他點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)勻分布在直線兩側(cè).(2)由作出的由作出的a-F圖象可知圖象可知,當(dāng)當(dāng)F從零增大從零增大到到0.1 N時才產(chǎn)生加速度時才產(chǎn)生加速度,說明最大靜摩擦力的大小為說明最大靜