必修一講義第四章第二節(jié)影響加速度的因素

其次節(jié)影響加速度的因素1.當(dāng)物體的質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與合外力成正比，1.當(dāng)物體的質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度與合外力成正比，且物體加速度的方向與合外力的方向全都。2．當(dāng)物體所受合外力不變時(shí)，物體的加速度與質(zhì)量成反比。一、加速度與物體所受合力的關(guān)系1．加速度的測(cè)量(1)在試驗(yàn)中加速度不能直接測(cè)量，可以通過測(cè)量時(shí)間和位移等直接測(cè)量的量去間接地測(cè)量加速度。(2)由靜止開頭做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，位移s＝eq\f(1,2)at2，測(cè)出位移s和時(shí)間t，那么它的加速度a＝eq\f(2s,t2)。2．加速度與物體所受合力的關(guān)系當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變，物體受到的合外力漸漸增大時(shí)，其加速度將增大；反之，當(dāng)物體受到的合外力漸漸減小時(shí)，其加速度將減小。二、加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系1．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，而轉(zhuǎn)變物體的質(zhì)量。2．設(shè)斜面與水平桌面的夾角為θ，小車的質(zhì)量為M，把小車放在斜面上，忽視小車與斜面間的摩擦，那么小車所受合外力為Mgsin__θ，增大小車的質(zhì)量而保持合外力不變，需要減小夾角θ。3．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。合作探究——議一議(1)在探究影響加速度的因素時(shí)，首先保持質(zhì)量不變，探究加速度與合外力的關(guān)系，表達(dá)了什么思想方法？提示：掌握變量法。(2)為什么增加小車的質(zhì)量時(shí)，減小斜面與水平桌面的夾角就可以保持合外力不變？提示：夾角減小，正弦值sinθ減小，故質(zhì)量增加時(shí)，減小夾角而保持Mgsinθ不變。試驗(yàn)：探究影響加速度的因素試驗(yàn)一探究加速度與物體所受合力的關(guān)系1．試驗(yàn)探究方法掌握變量法(保持小車質(zhì)量不變)。2．試驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證猜測(cè)：小車質(zhì)量保持不變時(shí)，小車所受合外力越大，加速度也越大；反之合外力越小，加速度越小。3．試驗(yàn)器材一個(gè)帶有刻度尺的斜面，一輛四輪小車，一塊秒表。4．試驗(yàn)過程(1)如圖4-2-1所示，讓小車從斜面上由靜止釋放。圖4-2-1(2)登記小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。(3)從斜面上讀出小車的位移s。(4)由a＝eq\f(2s,t2)可求出小車的加速度。(5)轉(zhuǎn)變斜面與桌面的夾角，可以轉(zhuǎn)變小車受到的合力大小，重做上面的試驗(yàn)。5．試驗(yàn)結(jié)論當(dāng)物體的質(zhì)量保持不變時(shí)，物體受到的合外力漸漸增大，其加速度將漸漸增大；反之，物體受到的合外力漸漸減小，其加速度也漸漸減小。加速度的方向與合外力的方向相同。試驗(yàn)二探究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系1．試驗(yàn)探究方法掌握變量法(保持物體受到的合外力不變)。2．試驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證猜測(cè)：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。3．試驗(yàn)器材一個(gè)帶有刻度尺的斜面，一輛四輪小車，一塊秒表，彈簧測(cè)力計(jì)。4．試驗(yàn)過程(1)把小車放在斜面上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿斜面對(duì)上拉小車，使小車保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，登記彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。(2)將小車從斜面上由靜止釋放，用秒表記錄小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間并讀出小車的位移。由a＝eq\f(2s,t2)可求出小車的加速度。(3)在小車上增加砝碼，重復(fù)(1)(2)試驗(yàn)步驟。5．試驗(yàn)結(jié)論通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可知：當(dāng)物體所受合外力肯定時(shí)，物體的加速度隨物體質(zhì)量的增大而漸漸減小。1．討論物體所受合外力與加速度的關(guān)系時(shí)，要留意保證不變的是()A．小車所受的合力 B．小車的質(zhì)量C．小車的速度 D．小車的位移解析：選B討論物體所受合外力與加速度的關(guān)系，須保持小車的質(zhì)量不變。2．討論質(zhì)量與加速度的關(guān)系時(shí)，要留意保證不變的是()A．小車所受的合力 B．小車的質(zhì)量C．小車的速度 D．小車的位移解析：選A討論質(zhì)量與加速度的關(guān)系，須保持小車所受的合力不變。3．關(guān)于探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的試驗(yàn)，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．通過同時(shí)轉(zhuǎn)變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F的討論，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B．通過保持小車質(zhì)量不變，只轉(zhuǎn)變小車的拉力的討論，就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C．通過保持小車受力不變，只轉(zhuǎn)變小車質(zhì)量的討論，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D．先保持小車質(zhì)量不變，討論加速度與力的關(guān)系；再保持小車受力不變，討論加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最終歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系解析：選D探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，先保持質(zhì)量不變，討論加速度與力的關(guān)系；再保持受力不變，討論加速度與質(zhì)量的關(guān)系。再總結(jié)出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。所以，只有選項(xiàng)D正確。影響加速度的因素[典例]在水平路面上，一個(gè)大人推一輛重車M，一個(gè)小孩推一輛輕車m，各自做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(阻力不計(jì))。甲、乙兩同學(xué)在一起談?wù)?，甲同學(xué)說：大人的推力大，小孩的推力小，因此重車的加速度大；乙同學(xué)說：重車質(zhì)量大，輕車質(zhì)量小，因此輕車的加速度大。你認(rèn)為他們的說法是否正確？請(qǐng)簡述理由。[解析]甲、乙兩同學(xué)的結(jié)論和理由都不全面和充分。物體的加速度打算于物體所受的合外力和物體的質(zhì)量，大人的推力雖然大，但車的質(zhì)量也大，因而aM不肯定就大；小車的質(zhì)量小，但小孩的推力也小，因而am也不肯定大。推斷誰的加速度大，只有依據(jù)物體所受合外力以及自身質(zhì)量兩方面來考慮才能得出正確的結(jié)論。[答案]見解析掌握變量法是我們?cè)谡麄€(gè)物理學(xué)習(xí)中常用到的一種科學(xué)探究方法，在討論多個(gè)變量之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)用“掌握變量法〞進(jìn)行推斷，才能得出正確的結(jié)論。1．(多項(xiàng)選擇)下面哪些因素會(huì)影響物體的加速度()A．物體的質(zhì)量 B．運(yùn)動(dòng)物體的速度C．運(yùn)動(dòng)物體受到的推力 D．物體受到的合外力解析：選AD影響加速度的因素是物體的質(zhì)量及物體受到的合外力，故A、D正確。2．吊車用一恒力將一箱沙子吊起的過程中，因箱體破損導(dǎo)致沙子不斷從中漏出，那么，箱子的加速度將()A．變大 B．變小C．不變 D．無法確定解析：選A沙子不斷漏出過程中，箱子的質(zhì)量不斷減小，同時(shí)重力不斷減小，箱子受拉力、重力的共同作用，因此合外力變大，加速度變大，選項(xiàng)A正確。3．既然力是影響加速度的因素，我們用較小的力推課桌，課桌卻不運(yùn)動(dòng)，這是為什么？解析：我們用很小的力推課桌，課桌受到了靜摩擦力。課桌不動(dòng)是由于課桌受到的合力為零，課桌的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，仍保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)。答案：見解析1．在討論物體的“加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系〞時(shí)，我們用試驗(yàn)討論了小車“在質(zhì)量肯定的狀況下，加速度和力的關(guān)系〞；又討論了“在作用力肯定的狀況下，加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系〞。這種討論物理問題的科學(xué)方法是()A．建立抱負(fù)模型的方法 B．掌握變量法C．等效替代法 D．類比法解析：選B在討論“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系〞試驗(yàn)中，采納的是掌握變量法，B正確。2．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．質(zhì)量較大的物體加速度肯定小B．受到合外力較小的物體加速度肯定小C．物體所受合外力的方向肯定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同D．物體所受合外力的方向肯定與物體的加速度方向相同解析：選D加速度的大小由質(zhì)量和合外力共同確定，只知道質(zhì)量大小或合外力的大小，不能確定加速度的大小，故A、B錯(cuò)；且加速度方向與合外力方向相同但不肯定與速度方向相同，C錯(cuò)，D對(duì)。3．物體放在足夠長的光滑木板一端，在將木板這端抬起一個(gè)較小角度的過程中，物體的加速度將()A．增大 B．減小C．不變 D．無法確定解析：選A物體受重力和支持力的作用，合力沿木板平面對(duì)下，在將木板抬起的過程中，物體質(zhì)量不變，合外力漸漸增大，加速度漸漸增大。4．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．物體在運(yùn)動(dòng)，并不說明有外力作用在物體上B．物體所受合力不為零時(shí)，其速度必將發(fā)生變化C．物體所受合力不為零時(shí)，其加速度必將發(fā)生變化D．物體所受合力為零時(shí)，其加速度可能發(fā)生變化解析：選AB物體所受合力為零可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A對(duì)；物體所受合力不為零時(shí)，必定產(chǎn)生加速度，合力肯定，加速度肯定，有加速度，速度必定變化，B對(duì)，C、D錯(cuò)。5．(多項(xiàng)選擇)要使物體加速度增大，以下方法肯定可行的是()A．合力增大，質(zhì)量增大B．增大物體的速度C．質(zhì)量減小，合力不變D．合力增大，質(zhì)量減小解析：選CD合力增大產(chǎn)生加速度增大的效果，質(zhì)量增大產(chǎn)生加速度減小的效果，物體的加速度不肯定增大，所以A不對(duì)；加速度的大小與速度無關(guān)，所以B錯(cuò)；質(zhì)量減小，合力不變或增大，那么加速度肯定增大，所以C、D對(duì)。6．自由下落的鋼球和塑料球，不計(jì)空氣阻力，那么下落過程中()A．鋼球加速度大B．塑料球加速度大C．兩個(gè)小球加速度相同D．無法比擬二者加速度的大小解析：選C合外力、質(zhì)量同時(shí)影響加速度的大小，兩個(gè)因素同時(shí)起打算作用。只有當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)，合外力越大，加速度才越大，合外力越小，加速度才越小。鋼球受力大，同時(shí)質(zhì)量也大，塑料球質(zhì)量小，同時(shí)受力也小，二者加速度都是重力加速度，相同。C正確，A、B、D錯(cuò)誤。7．(多項(xiàng)選擇)放在光滑水平面上的物體，在水平方向的兩個(gè)平衡力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。假設(shè)其中一個(gè)力漸漸減小到零后，又漸漸恢復(fù)到原值，那么該物體的運(yùn)動(dòng)狀況是()A．速度先增大，后減小B．速度始終增大，直到某個(gè)定值C．加速度先增大，后減小到零D．加速度始終增大到某個(gè)定值解析：選BC當(dāng)其中一個(gè)力漸漸減小時(shí)，合力漸漸增大，產(chǎn)生的加速度漸漸增大，速度由零漸漸增大，當(dāng)此力再漸漸恢復(fù)原值的過程中，合外力漸漸減小，產(chǎn)生的加速度漸漸減小。但由于加速度方向與速度方向全都，所以速度始終增大，當(dāng)合外力再減為零時(shí)，速度到達(dá)最大值。8.如圖1所示，一小球從空中自由落下，當(dāng)它剛與正下方的彈簧接觸時(shí)，它將()圖1A．馬上被反彈上來B．馬上開頭做減速運(yùn)動(dòng)C．馬上停止運(yùn)動(dòng)D．連續(xù)做加速運(yùn)動(dòng)解析：選D小球與彈簧剛接觸時(shí)，彈簧彈力由零開頭增大，剛開頭會(huì)小于小球的重力，合外力向下，所以小球?qū)⑦B續(xù)向下加速運(yùn)動(dòng)。小球向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧將被壓縮，彈簧彈力增大，當(dāng)彈力等于重力時(shí)，加速度減小為零，速度到達(dá)最大，小球再向下運(yùn)動(dòng)，彈簧彈力會(huì)大于重力，合外力向上，加速度向上，小球?qū)p速下降。9．(多項(xiàng)選擇)雨滴在下降過程中，由于水汽的分散，雨滴質(zhì)量將漸漸增大，同時(shí)由于下落速度漸漸增大，所受空氣阻力也將越來越大，最終雨滴將以某一速度勻速下降，在雨滴下降的過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．雨滴受到的重力漸漸增大，重力產(chǎn)生的加速度也漸漸增大B．雨滴質(zhì)量漸漸增大，重力產(chǎn)生的加速度漸漸減小C．由于空氣阻力漸漸增大，雨滴下落的加速度漸漸減小D．雨滴所受重力漸漸增大，但重力產(chǎn)生的加速度是不變的解析：選CD空氣阻力由零漸漸增大，合外力向下，漸漸減小，加速度漸漸減小，當(dāng)空氣阻力增大到和重力大小相等時(shí)，合外力為零，加速度為零，速度到達(dá)最大值，以后就保持這一速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。10．(多項(xiàng)選擇)試驗(yàn)探究可知加速度與物體的質(zhì)量和合外力有關(guān)，假設(shè)已經(jīng)知道物體的加速度a與物體所受的力F及物體的質(zhì)量m滿意關(guān)系式a∝F，a∝eq\f(1,m)。假如在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m的物體受到水平力F的作用，從靜止開頭在t時(shí)間內(nèi)移動(dòng)了x距離。要使距離變?yōu)?x，可采納以下哪一種方法()A．將水平恒力增為4FB．將物體的質(zhì)量減為原來的一半C．將作用時(shí)間增為2tD．將作用時(shí)間增為4t解析：選AC當(dāng)質(zhì)量m、作用時(shí)間不變，作用力增為4F時(shí)，由于a∝F，所以加速度a增為原來的4倍，由x＝eq\f(1,2)at2得距離變?yōu)?x；當(dāng)F、m不變時(shí)，a不變，假設(shè)時(shí)間變?yōu)?t，由x＝eq\f(1,2)at2得距離變?yōu)?x。11．現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量肯定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)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)整的長斜面(如圖2)、小車、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺。填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖郑晟埔韵略囼?yàn)步驟(不考慮摩擦力的影響)：圖2(1)讓小車自斜面上方一固定點(diǎn)A1從靜止開頭下滑到斜面底端A2，登記所用的時(shí)間t。(2)用米尺測(cè)量A1與A2之間的距離s，那么小車的加速度a＝________。(3)用米尺測(cè)量A1相對(duì)于A2的高度h，設(shè)小車所受重力為mg，那么小車所受的合外力F＝________。(4)轉(zhuǎn)變________，重復(fù)上述測(cè)量。(5)以h為橫坐標(biāo)，1/t2為縱坐標(biāo)，依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條過原點(diǎn)的直線，那么可驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量肯定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比〞這一規(guī)律。解析：由s＝eq\f(1,2)at2，得a＝