第三章 牛頓運動定律(2014年)

牛頓運動定律課件使用方法：移動鼠標到屏幕四周對應(yīng)的欄目，當變成手型時，點擊進入。以后的操作是點擊空白部位播放，當一頁完畢后會返回主菜單。任何情況下，你都可以隨時進入你想打開的欄目。牛頓第一定律牛頓第三定律1、牛頓第一定律一切物體總保持勻速直線狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。它提示了力不是維持運動狀態(tài)的原因，而是改變運動狀態(tài)的原因，即產(chǎn)生加速度的原因。2、慣性物體保持勻速直線狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)，叫做慣性，它是物體固有的屬性，與物體的運動狀態(tài)、受力與否無關(guān)。質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。3、牛頓第三定律下一頁例題例題牛頓第三定律一對平衡力一對作用力與反作用力共同點大小相等，方向相反，作用在同一直線上不同點兩個力作用在同一物體上兩個力作用在相互作用的兩物體上兩個力的性質(zhì)不一定相同兩個力的性質(zhì)一定相同一個力的產(chǎn)生、變化、消失不一定影響另一個力兩個力同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失兩個力共同作用使物體平衡兩個力的作用效果不相同1、牛頓第三定律的內(nèi)容作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．3、一對相互作用力與平衡力的區(qū)別例題3例題4例題1：16世紀末，伽利略用實驗和推理，推翻了已在歐洲流行了近兩千年的亞里士多德關(guān)于力和運動的理論，開啟了物理學(xué)發(fā)展的新紀元．在以下說法中，與亞里士多德觀點相反的是A．四匹馬拉的車比兩匹馬拉的車跑得快；這說明，物體受的力越大，速度就越大B．一個運動的物體，如果不再受力了，它總會逐漸停下來；這說明，靜止狀態(tài)才是物體不受力時的“自然狀態(tài)”C．兩物體從同一高度自由下落，較重的物體下落較快D．一個物體維持勻速直線運動，不需要力D變式1：(2013屆哈爾濱三中)(雙選題)下列說法正確的是A．牛頓認為質(zhì)量一定的物體其加速度與物體受到的合外力成正比B．亞里士多德認為輕重物體下落快慢相同C．笛卡爾的理想斜面實驗說明了力不是維持物體運動的原因D．伽利略認為如果完全排除空氣的阻力，所有物體將下落的同樣快

AD變式2：(2012新課標)(雙選題)伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，提出了慣性的概念，從而奠定了牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)．早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說法，其中正確的是A．物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性B．沒有力作用，物體只能處于靜止狀態(tài)C．行星在圓周軌道上保持勻速率運動的性質(zhì)是慣性D．運動物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動

AD例題2：(2012屆惠州第二次調(diào)研)下列說法正確的是A．在公路上行駛的汽車，車速越大，剎車后滑行的路程越長，慣性越大B．乒乓球可以抽殺，是因為質(zhì)量小，慣性小，容易改變運動狀態(tài)的緣故C．馬拉著車加速前進，則車拉馬的拉力大于馬拉車的力D．拔河比賽中，甲隊能贏乙隊是甲與地面之間的最大靜摩擦力比乙的大BD例題3：(2011年浙江)如圖所示，甲、乙兩人在冰面上“拔河”．兩人中間位置處有一分界線，約定先使對方過分界線都者贏．若繩子質(zhì)量不計，冰面可看成光滑，則下列說法正確的是A．甲對繩子的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力B．甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力C．若甲的質(zhì)量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利D．若乙收繩的速度比甲快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利C甲乙分界線變式3：關(guān)于作用力與反作用力，下列說法中正確的是A．一個作用力和它的反作用力的合力為零B．地球?qū)χ匚锏淖饔昧Ρ戎匚飳Φ厍虻淖饔昧Υ驝．兩個物體處于靜止狀態(tài)時，相互間的作用力和反作用力的大小才相等D．作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失

D例題4：粗糙的水平地面上有一只木箱，現(xiàn)用一水平力拉木箱勻速前進，則A．拉力與地面對木箱的摩擦力是一對作用力與反作用力B．木箱對地面的壓力與地面對木箱的支持力是一對平衡力C．木箱對地面的壓力與地面對木箱的支持力是一對作用力與反作用力D．木箱對地面的壓力與木箱受到的重力是一對平衡力C變式4：如圖所示，水平地面上質(zhì)量為m的物體，與地面的動摩擦因數(shù)為μ，在勁度系數(shù)為k的輕彈簧作用下沿地面做勻速直線運動．彈簧沒有超出彈性限度，則A．彈簧的伸長量為mg/kB．彈簧的伸長量為μmg/kC．物體受到的支持力與對地面的壓力是一對平衡力D．彈簧的彈力與物體所受摩擦力是一對作用力與反作用力

B牛頓第二定律1、牛頓第二定律內(nèi)容⑴內(nèi)容：物體的加速度跟所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。⑵表達式：F=ma2、動力學(xué)的兩類基本問題⑴已知運動情況確定受力情況。⑵已知受力情況確定運動情況。將運動和力聯(lián)系起來的物理量就是加速度。3、運用牛頓運動定律解題的步驟⑴確定研究對象、受力分析；⑵建立正方向，寫出合外力的表達式，由F合=ma列方程⑶根據(jù)運動學(xué)的規(guī)律列方程；⑷聯(lián)立各式解方程，并對結(jié)果的合理性進行驗證．例題2例題1變式2例題3例題1：在一種叫做“蹦極跳”的運動中，質(zhì)量為m的游戲者身系一根長為L、彈性優(yōu)良的輕質(zhì)柔軟的橡皮繩，從高處由靜止開始下落1.5L時達到最低點，若不計空氣阻力，則在彈性繩從原長達最低點的過程中，以下說法正確的是A．速度先減小后增大B．加速度先減小后增大C．速度先增大后減小D．加速度先增大后減小BC變式1：(2012屆惠州第二次調(diào)研)豎直向上飛行的子彈，達到最高點后又返回原處，假設(shè)整個運動過程中，子彈受到的阻力與速度的大小成正比，則子彈在整個運動過程中，加速度大小的變化是A．始終變大B．始終變小C．先變大后變小D．先變小后變大B例題2：風(fēng)洞實驗室中可以產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力，現(xiàn)將一套有小球的細直桿放入風(fēng)洞實驗室，小球孔徑略大于細桿直徑，如圖所示。⑴當桿在水平方向上固定時，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上作勻速運動，這時小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的滑動摩擦因數(shù)。⑵保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細桿上滑下距離S所需時間為多少？(sin37°=0.6，cos37°=0.8)風(fēng)37°FNfmgxyFcosθ+mgsinθ－f=ma

N+Fsinθ－mgcosθ=0

f=μN

變式2：(2012屆北京豐臺期末)如圖所示，質(zhì)量為0.78kg的金屬塊放在水平地面上，在大小為3.0N、方向與水平方向成37°角的拉力F作用下，以4.0m/s的速度沿地面向右做勻速直線運動．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2．求：⑴金屬塊與地面間的動摩擦因數(shù)；⑵如果從某時刻起撤去拉力F，此后金屬塊的加速度大?。虎浅啡ダ后金屬塊在地面上還能滑行多遠？解：⑴取運動方向為正方向，由平衡條件得：

F37°mFcos37°－f=0，N+Fsin37°=mg而f=μN，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：μ=0.4⑵如果從某時刻起撤去拉力F，由牛頓第二定律有由μmg=ma得：a=－μg=－0.4×10m/s2=－4m/s2例題3：（2012年上海）如圖所示，將質(zhì)量m=0.1kg的圓環(huán)套在固定的水平直桿上．環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑．環(huán)與桿間動摩擦因數(shù)μ=0.8．對環(huán)施加一位于豎直平面內(nèi)斜向上，與桿夾角θ=53°的拉力F，使圓環(huán)以a=4.4m/s2的加速度沿桿運動，求F的大?。菷圖3-14-7θFNfmg圖3-14-9θFmgNf圖3-14-8解：⑴當F＜1.25N時，桿對環(huán)的彈力向上，如圖3-14-8所示由牛頓定律Fcos－N＝maN＋Fsin＝mg解：⑵當F＞1.25N時，桿對環(huán)的彈力向下，如圖3-14-9所示由牛頓定律Fcos－N＝maFsin＝mg＋N3、臨界問題的基本解法有：⑴________，即在題目中出現(xiàn)“最大”“最小”“剛好”等詞語時，一般隱含臨界問題，應(yīng)把物理情景推向極至，從而使臨界現(xiàn)象暴露出來；⑵_______，可假設(shè)物理過程中可能出現(xiàn)的臨界問題，按照假定若推出與題設(shè)條件相吻合的結(jié)論，則假設(shè)不真；⑶___________，將物理過程用數(shù)學(xué)公式來表達的方法．例題2例題3變式3例題3變3臨界和極值1、當物體由一種物理狀態(tài)變?yōu)榱硪环N物理狀態(tài)時，可能存在一個過渡的轉(zhuǎn)折點，這時物體所處的狀態(tài)通常稱為_______，與之相關(guān)的物理條件則稱為__________．解答臨界問題的關(guān)鍵是找____________．2、繩子是否會斷的臨界條件為繩子的張力達到_______，是否松弛的臨界條件是張力為____．兩接觸物體脫離與否的臨界條件是接觸面之間的彈力為____；靠摩擦力連接的兩物體是否發(fā)生相對滑動的臨界條件是____________________________．追擊問題中兩物體相距最近或最遠的臨界條件是___________臨界狀態(tài)臨界條件臨界條件最大值零零接觸面間的靜摩擦力達到最大值

速度相等極限法假設(shè)法數(shù)學(xué)表達法例題2：(雙選題)如圖所示，質(zhì)量m的球與彈簧Ⅰ和水平細線Ⅱ相連，Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q．球靜止時，Ⅰ中拉力大小T1，Ⅱ中拉力大小T2，當僅剪斷Ⅰ、Ⅱ中的一根的瞬間，球的加速a應(yīng)是A．若斷Ⅰ，則a=g，豎直向下B．若斷Ⅱ，則a=T1/m，方向水平向左C．若斷Ⅰ，則a=T2/m，方向沿Ⅰ的延長線D．若斷Ⅱ，則a=g，豎直向下AB變式2：如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2。重力加速度大小為g。則有A．a(chǎn)1=g

，

a2=gB．a(chǎn)1=0，

a2=gC．a(chǎn)1=0，D．a(chǎn)1=g

，C例題4如圖3-15-9甲所示，質(zhì)量m＝1kg的物體沿傾角＝37的固定粗糙斜面由靜止開始向下運動，風(fēng)對物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風(fēng)速v成正比，比例系數(shù)用k表示，物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖3-14-3乙所示．求：⑴物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；⑶比例系數(shù)k．(sin37°=0.6，cos37°=0.8,g=10m/s2)04a/m·s-2v/m·s-15乙θ甲圖3-15-9

解析：⑴對初始時刻：mgsin－mgcos＝ma0①由乙圖讀出a0=4m/s2代入①式，解得：＝＝0.25；⑵對末時刻加速度為零：mgsin－N－kvcos＝0②，又N＝mgcos＋kvsin

③，由圖乙得出此時v=5m/s代入②③式解得：例題3：如圖3-15-8所示，跨過定滑輪的輕繩兩端分別系著物體A和B，物體A放在傾角為θ的斜面上．已知物體A的質(zhì)量為m，物體A與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ(μ＜tanθ)，滑輪的摩擦不計，要使物體A靜止在斜面上，求物體B質(zhì)量的取值范圍．(最大靜摩擦力的大小與滑動摩擦力相等)BAθ對B：T=mBg

當mB取最大值時，物體A具有沿斜面向下的最大靜摩擦力fm；

對A：N－mgcosθ=0

T－fm－mgsinθ=0

fm=μN

聯(lián)立以上各式得：mB=m(sinθ+μcosθ)當mB取最小值時，物體A具有沿斜面向上的最大靜摩擦力fm；

對A：N－mgcosθ=0

T+fm－mgsinθ=0

fm=μN

聯(lián)立以上三式得：mB=m(sinθ－μcosθ)綜上可得，mB的范圍是：m(sinθ－μcosθ)≤mB≤m(sinθ+μcosθ)變式3：如圖所示，木塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2，地面光滑且AB接觸面光滑，與水平方向夾角為θ，現(xiàn)對A施加一個水平推力F，使A、B一起向右運動，且不發(fā)生相對運動，則求F的最大值．ABFθF越大，則AB整體加速度越大，AB之間接觸面彈力越大，A受到地面支持力越小，可能會出現(xiàn)地面支持力為零的情況，這也就是AB不發(fā)生相對運動的臨界條件，當F具有最大值時，對A有：Fm－Nsinθ=m1aNcosθ=m1g；對于整體，有Fm=(m1+m2)a解得：θFGN例題4：如圖(a)所示，質(zhì)量m＝1kg的物體沿傾角＝37的固定粗糙斜面由靜止開始向下運動，風(fēng)對物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風(fēng)速v成正比，比例系數(shù)用k表示，物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖（b)．所示。求：⑴物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；⑵比例系數(shù)k。（sin370=0.6,cos370=0.8，g=10m/s2）θm(a)v/(m/s)a/(m.s-2)450(b)解析：（1）對初始時刻：mgsin－mgcos＝ma0①由圖讀出a0=4m/s2代入①式得：解得：＝0.25（2）對末時刻加速度為零：mgsin－N－kvcos＝0②又：N＝mgcos＋kvsin③由圖得出此時v=5m/s解②③兩式得：mgNF風(fēng)fxy變式3變式4：(2013屆上海八校聯(lián)考)一質(zhì)量m＝0.5kg的滑塊以一定的初速度沖上一傾角為30o足夠長的斜面，某同學(xué)利用DIS實驗系統(tǒng)測出了滑塊沖上斜面過程中多個時刻的瞬時速度，如圖3-15-10所示為通過計算機繪制出的滑塊上滑過程的v－t圖．（g取10m/s2），求：⑴滑塊沖上斜面過程中的加速度大??；⑵滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)；⑶判斷滑塊最后能否返回斜面底端？若能返回，求出返回斜面底端時的動能；若不能返回，求出滑塊停在什么位置．Ov/ms-1t/s2460.10.20.30.40.5解：⑴滑塊的加速度由圖可得：⑵滑塊在沖上斜面的過程中：－(mgsinθ+μmgcosθ)=ma

⑶滑塊速度減小到零時，重力的分力小于最大靜摩擦力，不能再下滑．由v2－v02=2as得：隔離法和整體法1、連接體有相互作用的兩個或兩個以上的物體所組成的比較復(fù)雜的系統(tǒng)連接體.解答有關(guān)連接體問題的關(guān)鍵是確定研究對象.2、整體法:把整個系統(tǒng)作為一個對象進行分析的方法

3、隔離法:把連接體中的某一部分從整體中隔離出來進行研究的方法

運用整體法分析連接體的前題條件是，連接體內(nèi)各物體的加速度相同；此時連接體內(nèi)各個物體間的相互作用力屬于內(nèi)力，在列式時不予考慮而簡化了受力情況。4、整體法、隔離法選擇的原則:對于不要求討論連接體系統(tǒng)內(nèi)部情況的問題，一般用整體法；對要討論系統(tǒng)內(nèi)部情況的問題，一般用隔離法。實際解答中兩種方法交替使用，先用整體法求加速度，再用隔離法求物體間的相互作用力。例題1例題2變式1變式2P61例1：在2008年北京殘奧會開幕式上，運動員手拉繩索向上攀登，最終點燃了主火炬，體現(xiàn)了殘疾運動員堅忍不拔的意志和自強不息的精神。為了探究上升過程中運動員與繩索和吊椅間的作用，可將過程簡化。一根不可伸縮的輕繩跨過輕質(zhì)的定滑輪，一端掛一吊椅，另一端被坐在吊椅上的運動員拉住，如圖所示。設(shè)運動員的質(zhì)量為65kg，吊椅的質(zhì)量為15kg，不計定滑輪與繩子間的摩擦。重力加速度取g=10m/s2。當運動員與吊椅一起正以a=1m/s2加速度上升時，試求（1）運動員豎直向下拉繩的力；（2）運動員對吊椅的壓力。解：(1)設(shè)運動員受到繩向上的拉力為F，由于跨過定滑輪的兩段繩子拉力相等，吊椅受到繩的拉力也是F。對運動員和吊椅整體進行受力分析如圖所示，則有：

2F－(m人+m椅)g=(m人+m椅)a解得：F＝440N根據(jù)牛頓第三定律：F’＝F＝440N(2)設(shè)吊椅對運動員的支持力為FN，對運動員進行受力分析如圖所示，則有

:F+FN－m人g=m人a解得：FN＝275N[2012·山東卷]如圖所示，一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R＝1.0m的光滑圓弧軌道，BC段為一長度L＝0.5m的粗糙水平軌道，二者相切于B點，整個軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點為圓弧軌道上的一個確定點．一可視為質(zhì)點的物塊，其質(zhì)量m＝0.2kg，與BC間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.4.工件質(zhì)量M＝0.8kg，與地面間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.1.(取g＝10m/s2)(1)若工件固定，將物塊由P點無初速度釋放，滑至C點時恰好靜止，求P、C兩點間的高度差h.(2)若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點與工件保持相對靜止，一起向左做勻加速直線運動．①求F的大?。诋斔俣葀＝5m/s時，使工件立刻停止運動(即不考慮減速的時間和位移)，物塊飛離圓弧軌道落至BC段，求物塊的落點與B點間的距離．(1)mgh－μ1mgL＝0h=0.2m(2)mgtanθ＝maF－μ2(M＋m)g＝(M＋m)aF=8.5Nx1＝vt

x2＝x1－Rsinθ

x3=0.4m完整解答[2012·山東卷]如圖所示，一工件置于水平地面上，其AB段為一半徑R＝1.0m的光滑圓弧軌道，BC段為一長度L＝0.5m的粗糙水平軌道，二者相切于B點，整個軌道位于同一豎直平面內(nèi)，P點為圓弧軌道上的一個確定點．一可視為質(zhì)點的物塊，其質(zhì)量m＝0.2kg，與BC間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.4.工件質(zhì)量M＝0.8kg，與地面間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.1.(取g＝10m/s2)(1)若工件固定，將物塊由P點無初速度釋放，滑至C點時恰好靜止，求P、C兩點間的高度差h.(2)若將一水平恒力F作用于工件，使物塊在P點與工件保持相對靜止，一起向左做勻加速直線運動．①求F的大?。诋斔俣葀＝5m/s時，使工件立刻停止運動(即不考慮減速的時間和位移)，物塊飛離圓弧軌道落至BC段，求物塊的落點與B點間的距離．(1)物塊從P點下滑經(jīng)B點至C點的整個過程，根據(jù)動能定理得mgh－μ1mgL＝0①

代入數(shù)據(jù)得：h＝0.2m②①設(shè)物塊的加速度大小為a，P點與圓心的連線與豎直方向間的夾角θ，

對物塊有：mgtanθ＝ma④

對工件和物塊整體有：F－μ2(M＋m)g＝(M＋m)a⑤解得：F＝8.5N⑤(2)設(shè)物塊平拋運動的時間為t，水平位移為x1，物塊落點與B點間的距離為x2，則x1＝vt

x2＝x1－Rsinθ

代入數(shù)據(jù)得：x2＝0.4m例題2：(2012屆江西四市聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量M=8kg的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平推力F=8N，當小車向右運動的速度達到1.5m/s時，在小車前端輕輕地放上一個大小不計，質(zhì)量為m=2kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，小車足夠長(取g=l0m/s2)．求：⑴小物塊放后，小物塊及小車的加速度大小各為多大？⑵經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度？⑶從小物塊放上小車開始，經(jīng)過t=1.5s小物塊通過的位移大小為多少？MmF⑴物塊的加速度a1=μg=2m/s2

⑵對小物塊：v1=a1t1，對小車：v2=a2t1

兩者速度相同時v1=v2，解得：t1=1s⑶在開始1s內(nèi)小物塊位移：v1=a1t1=2m/s

0.5s內(nèi)位移為：通過的總位移s=s1+s2=2.1m

變式2：如圖所示，長12m、質(zhì)量為50kg的木板右端有一立柱，木板置于水平地面上，木板與地面間的摩擦因數(shù)為0.1，質(zhì)量為50kg的人立于木板的左端．木板與人都靜止．當人以4m/s2的加速度向右奔跑至板的右端時，立即抱住立柱．取g=10m/s2．試求：⑴人在奔跑過程中受到的摩擦力的大??；⑵人在奔跑的過程中木板的加速度；⑶人從開始奔跑至到達木板的右端時，人和木板對地各運動了多大距離？解析：⑴設(shè)人的質(zhì)量為m，加速度為a1，人受的摩擦力為f，由牛頓第二定律有：f=ma1=200N

解得：a=2m/s2，方向向左

⑵由牛頓第三定律可知人對木板的摩擦力大小f’=200N；設(shè)木板的質(zhì)量為M，加速度為a2，對木板由牛頓第二定律有：⑶設(shè)人從左端跑到右端時間為t，解得：t=2s超重與失重1、超重現(xiàn)象超重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受的重力。失重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受的重力。特點：存在一個向上的加速度可能的運動形式：向上加速、向下減速2、失重現(xiàn)象特點：存在一個向下的加速度可能的運動形式：向下加速、向上減速3、完全失重現(xiàn)象只受重力、物體間不存在相互作用力超、失重例題例題1：(2013屆衡水中學(xué)調(diào)研)(雙選題)電梯的頂部掛一個彈簧秤，秤下端掛了一個重物，電梯勻速直線運動時，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N，關(guān)于電梯的運動（如圖3-15-3所示），以下說法正確的是(g取10m/s2)A．電梯可能向上加速運動，加速度大小為4m/s2B．電梯可能向下加速運動，加速度大小為4m/s2C．電梯可能向上減速運動，加速度大小為4m/s2D．電梯可能向下減速運動，加速度大小為4m/s2

BC變式1：(2013屆廣州調(diào)研)如圖3-15-4所示，與輕繩相連的物體A和B跨過定滑輪，質(zhì)量mA＜mB，A由靜止釋放，不計繩與滑輪間的摩擦，則A向上運動過程中，輕繩拉力A．T=mAgB．T＞mAgC．T=mBgD．T＞mBg

BmBmABA探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1、原理2、方案1:將小車置于光滑的斜面上,讓小車無初速度的下滑.方法:控制變量法⑴保持小車質(zhì)量不變,改變斜面的傾角θ,則小車受到的合外力mgsinθ也隨著改變，從而證明質(zhì)量一定時，加速度跟合外力成正比。⑵改變斜面的傾角θ及小車的質(zhì)量m,使得小車受到的合外力mgsinθ保持不變，從而證明合外力一定時，加速度跟質(zhì)量成反比。方案2:下一頁例題1變式1mM方案2:砝碼及盤受力mgF小車受力MgNF裝置如圖所示對小車有：F=Ma①對砝碼及盤有：mg?F=Ma②聯(lián)立①②兩式有：由上兩式知：當M>>m時,F≈mg，加速度即當M>>m時,小車所受的拉力大小近似等于砝碼和盤所受的重力大小。在滿足M>>m的關(guān)系時,保持M不變，可驗證a∝F;保持mg不變而改變小車的質(zhì)量M，可驗證a∝1/M。例題22012年高考安徽變式2例題3變式3P68例1：(07年海南卷)現(xiàn)要驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面（如圖）、小車、計時器一個、米尺。⑴填入適當?shù)墓交蛭淖?，完善以下實驗步驟（不考慮摩擦力的影響）：①讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑到斜面底端A2，記下所用的時間t。②用米尺測量A1與A2之間的距離s，則小車的加速度a＝

。③用米尺測量A1相對于A2的高度h。設(shè)小車所受重力為mg，則小車所受的合外力F＝

。④改變

，重復(fù)上述測量。⑤以h為橫坐標，1/t2為縱坐標，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條過原點的直線，則可驗證“當質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。⑵在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中，某同學(xué)設(shè)計的方案是：①調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車在斜面上勻速下滑。測量此時A1點相對于斜面底端A2的高度h0。②進行⑴中的各項測量。③計算與作圖時用（h－h(huán)0）代替h。對此方案有以下幾種評論意見：A．方案正確可行。B．方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動。C．方案的理論依據(jù)有問題，小車所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。其中合理的意見是

。A1A2④斜面傾角（或填h的數(shù)值）C變式1：(2012年江蘇南通期末調(diào)研)某研究性學(xué)習(xí)小組采用如圖3-17-8甲所示的裝置，探究物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系．提供的器材有：氣墊導(dǎo)軌、滑塊（總質(zhì)量為m，左端裝有遮光板）、光電門（配接數(shù)字計時器）、米尺、鐵架臺．實驗中，測出導(dǎo)軌頂端A與光電門所在位置B的距離為L，導(dǎo)軌頂端距水平面的高度為h．⑴用游標卡尺測量遮光板的寬度d，如圖3-17-8乙所示，則d=________mm．

⑵接通氣源，讓滑塊從A端由靜止開始向下運動，讀出遮光板通過光電門的時間為t1，若遮光板的寬度用d表示，則滑塊運動到B點時的速度v1=______，下滑過程的加速度a=

__________．⑶實驗中，為使滑塊受到的合外力保持不變，在改變滑塊質(zhì)量m時，應(yīng)調(diào)節(jié)_________________________，使__________．測出多組m、t數(shù)據(jù)后，描點做出

______（選填“t2–m”，“t2–1/m”）的線性圖象，可得出加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

3.25遮光板滑塊光電門氣墊導(dǎo)軌AB甲乙010200123遮光板導(dǎo)軌頂端距水平面的高度h使m·h不變t2–m例題2：(2013屆廣州調(diào)研)用圖3-17-10（a）所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律．①某同學(xué)通過實驗得到如圖3-17-10（b）所示的a—F圖象，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時___________________．圖中a0表示的是_____________時小車的加速度．②某同學(xué)得到如圖3-17-10（c）所示的紙帶．已知打點計時器電源頻率為50Hz．A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點．△s=sDG－sAD=________cm．由此可算出小車的加速度a=_______m/s2（保留兩位有效數(shù)字）．長木板的傾角過大打點計時器砂桶紙帶小車a0圖3-17-10sDGsAD未掛砂桶1.805.0A●●●●●●●BCDEFG（2012安徽卷）圖1為“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為，小車和砝碼的總質(zhì)量為。實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細線對小車拉力的大小。1.試驗中為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，先調(diào)節(jié)長木板一滑輪的高度，使細線與長木板平行。接下來還需要進行的一項操作是A.將長木板水平放置，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，給打點計時器通電，調(diào)節(jié)的大小，使小車在砂和砂桶的牽引下運動，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動。B.將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶，撤去砂和砂桶，給打點計時器通電，輕推小車，從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動。C.將長木板的一端墊起適當?shù)母叨?，撤去紙帶以及砂和砂桶，輕推小車，觀察判斷小車是否做勻速運動。(2)實驗中要進行質(zhì)量和的選取，以下最合理的一組是M=200,m=10、15、20、25、30、40；B.M=200,m=20、40、60、80、100、120C.M=400,m=10、15、20、25、30、40D.M=400,m=2040、60、80、100、120（3）圖2是試驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm。已知打點計時器的工作效率為50Hz,則小車的加速度=

m/s2

（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）?！藽0.42砂、砂桶小車、砝碼、打點計時器●□□□□接交流電源如圖3