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第三單元牛頓運(yùn)動(dòng)定律目錄TOC\o"13"\h\u第1講牛頓運(yùn)動(dòng)定律 1第2講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 9第3講實(shí)驗(yàn):探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系 21課標(biāo)要求:1.通過實(shí)驗(yàn),探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系。理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律,能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題。通過實(shí)驗(yàn),認(rèn)識超重和失重現(xiàn)象。2.知道國際單位制中的力學(xué)單位。了解單位制在物理學(xué)中的重要意義。知識結(jié)構(gòu)第1講牛頓運(yùn)動(dòng)定律內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】1.牛頓第一定律(1)內(nèi)容:一切物體總保持__________或__________狀態(tài),除非有作用力迫使它改變這種狀態(tài)。揭示了力不是維持速度的原因,力是改變__________的原因。(2)慣性:物體自身具有保持__________或__________的性質(zhì)。揭示了一切物體都具有慣性,與運(yùn)動(dòng)情況和受力情況__________,因此牛頓第一定律也叫做__________。2.牛頓第二定律(1)內(nèi)容:物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小與物體受到的__________成正比,同物體的__________成反比,加速度方向與__________的方向相同。(2)表達(dá)式:__________1N的物理意義:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力為(3)國際單位制:由基本單位和導(dǎo)出單位組成。7個(gè)基本單位分,力學(xué)中有3個(gè):長度單位米、__________單位__________、__________單位;熱學(xué)中有2個(gè):熱力學(xué)溫度單位開爾文、__________單位__________;電學(xué)中有1個(gè):__________單位__________;光學(xué)中的發(fā)光強(qiáng)度單位坎德拉。用基本物理量的單位根據(jù)物理量之間的關(guān)系所推導(dǎo)出的其他物理量的單位叫__________。(4)揭示:是__________慣性的大小的唯一量度。3.牛頓第三定律(1)內(nèi)容:兩個(gè)物體間的一對作用力F和反作用力F'(2)表達(dá)式:__________答案:1.勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)勻速直線運(yùn)動(dòng)靜止無關(guān)慣性定律2.作用力質(zhì)量作用力F=ma時(shí)間秒質(zhì)量千克物質(zhì)的量摩爾電流安培導(dǎo)出單位3.大小相反同一條直線F【問題情境舉隅】比比誰的力氣大以雞蛋擊石,石頭沒損壞,而雞蛋破了。兩人掰手腕、兩隊(duì)拔河比賽,最終決出勝負(fù)。啟動(dòng)加速火箭點(diǎn)火升空,賽車啟動(dòng)加速,它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都發(fā)生了變化。關(guān)鍵點(diǎn)撥慣性【例題1】對下列現(xiàn)象的解釋中正確的是 ()A.在牽引力的作用下,汽車沿水平方向前進(jìn),所以力是使物體運(yùn)動(dòng)的原因B.豎直向上拋出的物體由于慣性向上運(yùn)動(dòng),慣性逐漸變小,所以速度越來越小C.高速行駛的汽車由于速度大,慣性大,所以很難停下來D.質(zhì)量越大的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變是由于物體的質(zhì)量越大,慣性也越大的緣故課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥1】慣性是物體的固有屬性,一切物體都具有慣性。慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān),質(zhì)量越大,慣性越大。慣性與物體的受力情況、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和所處位置無關(guān)。慣性的表現(xiàn)形式:當(dāng)物體不受力或所受合力為零時(shí),慣性表現(xiàn)為保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)物體所受合力不為零時(shí),慣性表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度,質(zhì)量越大,慣性越大,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變。理解牛頓第一定律【例題2】如圖所示,小明面朝東坐在列車中,看到水平桌面上的小球忽然離開他向東滾動(dòng),僅憑這一現(xiàn)象可知 ()A.列車的加速度方向一定向西 B.列車的加速度方向一定向東C.列車的速度方向一定向西 D.列車的速度方向一定向東課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥2】牛頓第一定律揭示了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。牛頓第一定律描述的是一種物體不受任何力作用的理想化狀態(tài),實(shí)際上是不存在的。如果物體所受的合力等于零,那么物體同樣會(huì)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)。牛頓第一定律揭示了慣性是物體所具有的固有屬性。理解牛頓第二定律【例題3】下列說法中正確的是 ()A.由F=ma可知,F與a成正比,m與B.牛頓第二定律說明當(dāng)物體有加速度時(shí),物體才受到外力的作用C.加速度的方向總跟合力的方向一致D.當(dāng)外力停止作用時(shí),加速度不會(huì)立即消失課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥3】因果性:力是使物體產(chǎn)生加速度的原因。矢量性:加速度的方向與力(或合力)的方向始終一致。瞬時(shí)性:加速度與力(或合力)同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失。局限性:只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體,不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體。牛頓第二定律的簡單運(yùn)用【例題4】2021年10月16日0時(shí)23分,“神舟十三號”成功發(fā)射,順利將三名宇航員送入太空并進(jìn)駐空間站。在空間站中,測量一個(gè)物體的質(zhì)量,需要運(yùn)用特殊方法:如圖所示,先對質(zhì)量1kg的標(biāo)準(zhǔn)物體P施加一個(gè)水平恒力F,測得其在1s內(nèi)的速度變化量大小是10m/s,然后將標(biāo)準(zhǔn)物與待測物Q緊靠在一起,施加同一水平恒力F,測得它們1s內(nèi)速度變化量大小是2m/s,求待測物體Q的質(zhì)量。課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥4】解題的基本思路:以物體P為研究對象→分析物體P的受力情況→分析物體P的運(yùn)動(dòng)情況→根據(jù)牛頓第二定律列式求解→以物體P和Q為整體作為研究對象→分析PQ整體的受力情況→分析PQ整體的運(yùn)動(dòng)情況→根據(jù)牛頓第二定律列式求解國際單位制【例題5】現(xiàn)有以下一些物理量和單位,(1)特斯拉、(2)米/秒、(3)牛頓、(4)焦耳、(5)電功率、(6)秒、(7)厘米、(8)庫侖。其中屬于物理量的有__________(填序號,下同);在國際單位制中被選定為基本單位的有__________。課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。理解牛頓第三定律【例題6】如圖所示,粗糙水平面上的一只木箱在水平推力的作用下勻速前進(jìn)。則 ()A.推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作用力與反作用力C.地面對木箱的摩擦力與木箱對地面的摩擦力是一對平衡力D.木箱對地面的壓力與木箱受到的重力是一對平衡力課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥5】一對作用力與反作用力和一對平衡力的異同點(diǎn)共同點(diǎn):大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點(diǎn):一對作用力與反作用力一對平衡力對象兩個(gè)相互作用的物體同一個(gè)物體關(guān)系同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失性質(zhì)相同不一定相同效果不能抵消相互抵消過關(guān)演練【經(jīng)典過關(guān)】對一些生活中的現(xiàn)象,小明同學(xué)識圖從慣性角度進(jìn)行分析。其中合理的是 ()A.“強(qiáng)弩之末,勢不能穿魯縞”,是因?yàn)閺?qiáng)砮射出的箭的慣性減小了B.車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)適當(dāng)減速,是為了減小車輛的慣性,使行駛更安全C.汽車超速行駛易引發(fā)交通事故,是因?yàn)樗俣却蟮钠噾T性更大D.貨運(yùn)列車在有些站加掛車廂,這會(huì)增大它的慣性2.牛頓第一定律表明,力是物體__________發(fā)生變化的原因;靜止物體的慣性表現(xiàn)為__________。3.“神舟十號太空授課”的一項(xiàng)內(nèi)容是測量航天員的“體重”。測量設(shè)備以恒定拉力拉動(dòng)航天員,并同時(shí)測量兩個(gè)物理量:設(shè)備提供的拉力和__________;再根據(jù)__________就能得出航天員的質(zhì)量。4.如圖所示,在水平向右勻速行駛的車廂內(nèi),用細(xì)繩a和b系住一小球,繩b處于水平狀態(tài)。若車輛緊急剎車(小球相對于車廂的位置不變),則兩根細(xì)繩的拉力Fa________(選填“變大”“變小”或“不變”,下同),Fb________5.2018年國際基本單位之一“千克”被重新定義為:一千克等于普朗克常量?除以6.62607015×10?34m2?A.kg?sm2 B.kg?m2s 6.如圖所示,甲乙兩人掰手腕。若甲對乙的力為Fa,乙對甲的力為Fb,最終甲獲勝,則A.Fa<Fb B.C.Fa和Fb相互抵消 D.Fa【綜合演練】理想實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn)不是真實(shí)實(shí)驗(yàn),而是利用理想模型進(jìn)行邏輯推理的思維活動(dòng)。理想實(shí)驗(yàn)作為一種抽象思維方法,對科學(xué)的發(fā)展起到了重要和積極的作用,如伽利略的理想實(shí)驗(yàn),不僅糾正了亞里士多德的觀點(diǎn),更為牛頓第一定律的建立奠定了基礎(chǔ)。1.古希臘哲學(xué)家亞里士多德根據(jù)觀察和思辨得出力是__________的原因。這一根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和事物表象得出的錯(cuò)誤觀點(diǎn)被人們沿用了近2000年。2.17世紀(jì),伽利略通過__________理想實(shí)驗(yàn),揭示了“力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系”。如圖所示,該理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟如下:①減小右邊斜面的傾角,小球在這個(gè)斜面上仍然要達(dá)到原來的高度。②兩個(gè)斜面對接,讓靜止的小球沿左邊斜面滾下,小球?qū)L上右邊另一個(gè)斜面。③如果沒有摩擦,小球?qū)⑸仙皆瓉磲尫艜r(shí)的高度。④繼續(xù)減小右邊斜面的傾角,最后使它成為水平面,小球就應(yīng)沿水平面一直運(yùn)動(dòng)下去。上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟的正確排列順序是:__________→__________→__________→__________(選填序號,下同)。上述步驟中,屬于可靠事實(shí)的是__________,屬于理想化推論的是__________。伽利略提出物體的運(yùn)動(dòng)不需要任何力來維持,力__________的原因。伽利略開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)總結(jié)、理論演繹和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)研究方法。第2講牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】1.牛頓第一定律揭示了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,即力是物體產(chǎn)生__________的原因。2.牛頓第二定律揭示了合力與速度__________時(shí),物體做加速直線運(yùn)動(dòng);合力與速度__________時(shí),物體做減速直線運(yùn)動(dòng)。3.超重與失重(1)超重①產(chǎn)生條件:物體的加速度方向__________②原理解釋:根據(jù)牛頓第二定律F?mg③運(yùn)動(dòng)狀態(tài):加速__________或減速__________(2)失重①產(chǎn)生條件:物體的加速度方向__________②原理解釋:根據(jù)牛頓第二定律mg?F③運(yùn)動(dòng)狀態(tài):加速__________或減速__________(3)完全失重①產(chǎn)生條件:物體的加速度方向__________,且加速度大小等于__________②原理解釋:根據(jù)牛頓第二定律mg?③運(yùn)動(dòng)狀態(tài):自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等答案:1.加速度2.同向反向3.豎直向上mg+a>上升下降豎直向下mg?a<下降【問題情境舉隅】道路減速裝置道路上有各種各樣的減速裝置,如高速公路事故多發(fā)地段的減速帶、險(xiǎn)峻道路上的避險(xiǎn)車道。交通工具的運(yùn)動(dòng)各類交通工具啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)都在做變速運(yùn)動(dòng)。飛機(jī)在跑道上加速起飛;公共汽車減速駛?cè)牍徽?;列車加速駛過鐵路大橋。體育運(yùn)動(dòng)奧運(yùn)口號“更快、更高、更強(qiáng)、更團(tuán)結(jié)”,不僅體現(xiàn)了人類不斷地追求運(yùn)動(dòng)極限,而且體現(xiàn)了人類團(tuán)結(jié)一致的必要性。蹦極、蹦床。自由式滑雪大跳臺、冰壺等運(yùn)動(dòng)都借助器械完成加速后,完成后續(xù)的一系列動(dòng)作。豎直方向的運(yùn)動(dòng)上海中心內(nèi)有世界上最快的電梯,能在55秒內(nèi)直達(dá)119樓觀景臺;無人機(jī)能迅速上升到高空進(jìn)行拍攝;2023年5月30日神舟十六號載人飛船發(fā)射取得圓滿成功。關(guān)鍵點(diǎn)撥兩類基本問題【例題1】物流公司通過滑軌把貨物直接裝運(yùn)到卡車中。如圖所示,傾斜滑軌與水平面的夾角為37°,長度l1=2m,水平滑軌長度可調(diào),兩滑軌間平滑連接。若貨物從傾斜滑軌頂端由靜止開始下滑,其與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.25,貨物可視為質(zhì)點(diǎn)(1)求貨物在傾斜滑軌上滑行時(shí)加速度a1(2)求貨物在傾斜滑軌末端時(shí)速度v的大小;(3)若貨物滑離水平滑軌末端時(shí)的速度不超過2m/s,求水平滑軌的最短長度l2課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥1】牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用的兩類基本問題(1)已知力求解運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化確定研究對象→對研究對象進(jìn)行受力分析→求出研究對象受到的合力→根據(jù)牛頓第二定律列式求加速度→根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求運(yùn)動(dòng)中的某一物理量。(2)已知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化求力確定研究對象→對研究對象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析→根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度→根據(jù)牛頓第二定律列式求合力→根據(jù)受力情況求受到的某一個(gè)力。解題關(guān)鍵:(1)兩類分析:做好受力分析和運(yùn)動(dòng)分析。(2)兩個(gè)橋梁:加速度是力與運(yùn)動(dòng)的橋梁,速度是各段運(yùn)動(dòng)的橋梁。超重與失重【例題2】如圖所示,游樂場里的“跳樓機(jī)”可以使人體驗(yàn)超重和失重狀態(tài)。一個(gè)可坐二十多人的環(huán)形座艙套裝在豎直柱子上,由升降機(jī)送上幾十米的高處,然后讓座艙自由下落。落到一定位置時(shí),制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng),到地面時(shí)剛好停止。已知座艙開始下落時(shí)的高度為75m,當(dāng)落到離地面30m的位置時(shí)開始制動(dòng),座艙做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。若座艙中某人的質(zhì)量為60kg,g取10m/(1)當(dāng)座艙落到離地面50m的位置時(shí),人對座艙的壓力。(2)當(dāng)座艙落到離地面20m的位置時(shí),人對座艙的壓力。(3)體驗(yàn)超重和失重的時(shí)間之比。課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥2】判斷超重與失重的依據(jù)(1)受力角度:物體受向上的拉力(或支持力)力大于重力時(shí),物體處于超重狀態(tài);物體受向上的拉力(或支持力)小于重力時(shí),物體處于失重狀態(tài)。(2)加速度角度:物體具有向上的加速度時(shí),物體處于超重狀態(tài);物體具有向下的加速度時(shí),物體處于失重狀態(tài)。瞬時(shí)問題【例題3】如圖所示,細(xì)繩一端系在小球O上,另一端固定在天花板上A點(diǎn),細(xì)繩與天花板的夾角為θ,輕質(zhì)彈簧一端與小球連接,另一端固定在豎直墻上B點(diǎn),小球處于靜止?fàn)顟B(tài)。將細(xì)繩剪斷的瞬間,求小球的加速度大小和方向。(重力加速度為g)課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________?!军c(diǎn)撥3】瞬時(shí)問題的基本解題思路確定研究對象→分析原狀態(tài)下研究對象的受力情況→分析在突變時(shí)研究對象的受力情況→根據(jù)牛頓第二定律列式求瞬時(shí)加速度→判斷結(jié)果的合理性本題的關(guān)鍵點(diǎn):剪斷細(xì)繩瞬間,細(xì)繩的拉力消失,彈簧的彈力不變(彈簧不突變)。思維拓展:如果從小球與輕質(zhì)彈簧連接點(diǎn)將彈簧全部剪掉瞬間,彈簧的彈力消失,細(xì)繩的拉力改變(細(xì)繩突變),小球由靜止開始向下擺動(dòng),細(xì)繩的拉力突變?yōu)橹亓ρ丶?xì)繩方向的分量。臨界值問題【例題4】如圖所示,傾角為60°的光滑斜面體上,一個(gè)質(zhì)量為m的小球被平行于斜面的輕繩系于斜面上,斜面體放在水平面上,重力加速度為g(1)要使小球?qū)π泵鏌o壓力,斜面運(yùn)動(dòng)的加速度至少多大。(2)要使小球?qū)p繩無拉力,斜面運(yùn)動(dòng)的加速度大至少多大。課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(1)兩物體脫離的臨界條件:FN(2)輕繩松弛的臨界條件:FT(3)輕繩斷裂的臨界條件:FT(4)相對滑動(dòng)的臨界條件:靜摩擦力達(dá)到最大值。變加速問題【例題5】如圖所示,一根輕質(zhì)彈簧下端固定在水平地面上,一個(gè)質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)),從距彈簧上端?處靜止下落。以小球下落點(diǎn)為起點(diǎn),取豎直向下為正方向建立x軸,小球下落到最低點(diǎn)的位移為H。整個(gè)過程中彈簧一直處于豎直狀態(tài),且始終處于彈性限度內(nèi)。小球下落過程中的加速度a、速度v、彈簧的彈力F和彈性勢能EP變化圖像中正確的是 課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【點(diǎn)撥5】彈簧彈力作用下小球的運(yùn)動(dòng)特征(1)OA階段:小球只受重力作用,做自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)AB階段:小球受到重力和豎直向上的彈簧彈力作用。由于彈力小于重力,小球繼續(xù)加速。由于彈簧形變量增大,彈力增大,合力減小,加速度減小,小球做加速OO度減小的加速。(3)B點(diǎn)位置:重力與彈力大小相等,合力為零,加速度為零,速度達(dá)到最大。(4)BC階段:由于慣性小球繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng),彈簧形變量繼續(xù)增大,彈力大于重力,合力向上,小球做減速運(yùn)動(dòng)。由于彈簧形變量增大,彈力增大,合力增大,加速度增大,小球做加速度增大的減速。圖像問題【例題6】如圖(a)所示,一小木塊由靜止開始,沿斜面下滑至水平地面,其運(yùn)動(dòng)過程中的速率一時(shí)間圖(v?t圖)如圖(b)所示。斜面傾角α增大后,將該木塊從斜面上的同一位置由靜止釋放(忽略小木塊從斜面到水平地面轉(zhuǎn)角過程中的能量損失),下列v?課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【點(diǎn)撥6】注意事項(xiàng)(1)分清圖像橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)代表的物理量,掌握圖像反映的物理過程,會(huì)分析臨界點(diǎn)。(2)明確圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、圖線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、圖線的交點(diǎn)的物理意義。(3)把圖像與題意、情景相結(jié)合,利用圖線特殊點(diǎn)、斜率、面積的物理意義,從中尋找解題的突破口。常見圖像v?F?F?x圖像:表示力隨位移的變化規(guī)律,與過關(guān)演練【經(jīng)典過關(guān)】1.如圖所示,質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平地面上,用大小為10N、且與水平方向成37°的力F斜向下推物體,使物體由靜止開始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)50m后撤去推力F,此時(shí)物體的速度為20m/s。cos?37°(1)物體與地面間的滑動(dòng)摩擦因素;(2)物體運(yùn)動(dòng)的總位移大小。2.小明同學(xué)站在力傳感器上做下蹲、起立動(dòng)作,右圖是力傳感器所受的壓力F隨時(shí)間t變化的圖線,設(shè)該同學(xué)在下蹲過程中加速度的最大值為a,g=10m/s2A.一次下蹲、起立的動(dòng)作,aB.一次下蹲、起立的動(dòng)作,aC.兩次下蹲、起立的動(dòng)作,aD.兩次下蹲、起立的動(dòng)作,a3.如圖所示,細(xì)繩拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球用固定在墻上的水平輕質(zhì)彈簧支撐,靜止時(shí)細(xì)繩與豎直方向的夾角為53°。重力加速度為g,cos?53°=0.6A.53g B.43g C.4.如圖所示,固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ,在斜桿下端固定一質(zhì)量為m的小球,桿對球的作用力為F,則小車 ()A.靜止時(shí),F=B.以水平向右加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),F=C.以水平向右加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),F=D.以水平向左加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí),F=mg5.如圖所示,一輛卡車后面用輕繩拖著質(zhì)量為m的物體A,不計(jì)一切阻力,重力加速度為g。(1)當(dāng)卡車以a1=0.5g的加速度水平向左運(yùn)動(dòng)時(shí),繩的拉力為mg(2)當(dāng)卡車的加速度a26.如題圖(a)所示,一質(zhì)量m=2kg的物體在水平推力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),水平推力F隨位移s變化的圖像如題圖(b)所示。已知物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,則運(yùn)動(dòng)過程中物體的最大加速度a=__________m/s2;距出發(fā)點(diǎn)【綜合演練】蹦極運(yùn)動(dòng)蹦極(BungeeJumping)是近些年來興起的一項(xiàng)非常刺激的戶外休閑活動(dòng)。跳躍者站在約40米以上(相當(dāng)于10層樓)高度的橋梁、塔頂、高樓、吊車甚至熱氣球上,把一端固定的一根長長的橡皮條綁在踝關(guān)節(jié)處,然后兩臂伸開、雙腿并攏、頭朝下跳下去。綁在跳躍者踝部的橡皮條很長,足以使跳躍者在空中體驗(yàn)幾秒鐘的完全失重狀態(tài)。當(dāng)人體落到離地面一定距離時(shí),橡皮繩被拉開、繃緊、阻止人體繼續(xù)下落。到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)橡皮再次彈起,人被拉起,隨后,又落下,這樣反復(fù)多次直到橡皮繩的彈性消失為止,這就是蹦極的全過程。研究“蹦極”運(yùn)動(dòng)時(shí),在運(yùn)動(dòng)員身上裝好傳感器,用于測量運(yùn)動(dòng)員在不同時(shí)刻下落的高度及速度。如圖(a)所示,運(yùn)動(dòng)員及所攜帶裝備的總質(zhì)量為60kg,彈性繩原長為10m。運(yùn)動(dòng)員從蹦極臺自由下落,根據(jù)傳感器測到的數(shù)據(jù),得到如圖(b)所示的速度一位移圖像。1.在研究運(yùn)動(dòng)員下落階段的姿態(tài)時(shí)__________(選填“能”或“不能”)看作質(zhì)點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)員下落過程中在__________m位置處動(dòng)能最大,運(yùn)動(dòng)員在該位置受力特點(diǎn)是:2.運(yùn)動(dòng)員處于完全失重狀態(tài)的時(shí)間為__________s,處于超重狀態(tài)的距離為__________m3.某同學(xué)認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員在下落過程中可以忽略阻力,你是否同意他的觀點(diǎn)?如果同意,請估算運(yùn)動(dòng)員下落過程中動(dòng)能最大時(shí)和落到最低點(diǎn)時(shí),繩的彈性勢能的大小;如果不同意,請說明理由。4.取起跳點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,以豎直向下為正方向,忽略空氣阻力和風(fēng)對人的影響,人可視為質(zhì)點(diǎn)。從跳下至第一次到達(dá)最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,用v、t分別表示在豎直方向上人的速度和下落時(shí)間,在圖上繪制v與第3講實(shí)驗(yàn):探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系內(nèi)容梳理【概念規(guī)律】1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康膽?yīng)用__________的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),探究物體加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)原理由__________可知,力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因,而物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變時(shí),物體就具有了__________,因此力是使物體產(chǎn)生__________的原因。物體的加速度a與物體受到的力F、物體的質(zhì)量m均有關(guān)。需通過__________法研究加速度與物體受力、物體質(zhì)量之間的定量關(guān)系。3.實(shí)驗(yàn)器材帶滑輪的力學(xué)軌道及附件、分體式__________傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、小車、重物(鉤碼或回形針等)、配重片、細(xì)繩、天平等。4.實(shí)驗(yàn)方法與步驟懸掛在細(xì)線下端的重物在豎直方向運(yùn)動(dòng),當(dāng)其質(zhì)量m0足夠__________時(shí),可認(rèn)為細(xì)線中的拉力F=m運(yùn)用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。先保持小車__________不變,改變拉力F的大小,探究小車加速度a與F的定量關(guān)系;再保持__________不變,改變小車質(zhì)量m,探究小車加速度a與m的定量關(guān)系;綜合兩種情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,通過分析即可得出加速度a與小車所受的力F、小車質(zhì)量m三者之間的定量關(guān)系。5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理(1)保持小車的質(zhì)量m不變,更換不同質(zhì)量的重物,分別測量小車所受的拉力F和相應(yīng)的加速度a,并將數(shù)據(jù)記錄在表中。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖中畫出a?m實(shí)驗(yàn)序號拉力F加速度a123456(2)保持重物不變,即小車所受的拉力不變,在小車內(nèi)加減__________,記錄小車的質(zhì)量m,測量小車的加速度a,并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表中。根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖中畫出a?F=__________實(shí)驗(yàn)序號質(zhì)量m加速度a123456觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及a?m圖像特征發(fā)現(xiàn),a與m可能成反比。嘗試在圖中畫出6.結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)小車質(zhì)量m一定時(shí),__________________________________________________。(2)小車所受拉力F一定時(shí),__________________________________________________。答案:1.控制變量2.牛頓第一定律加速度加速度控制變量3.位移4.小質(zhì)量m拉力F5.配重片關(guān)鍵點(diǎn)撥誤差來源【例題1】“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示。(1)第一組、第二組同學(xué)分別將導(dǎo)軌水平、傾斜放置(右端墊高)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪制了a?F圖線,如圖(b)所示。圖線①是軌道__________(選填“水平”或“傾斜”)放置實(shí)驗(yàn)時(shí)獲得的圖線,其橫軸截距的物理含義是__________;圖線②(2)兩組同學(xué)思考后,調(diào)整裝置,重新實(shí)驗(yàn),獲得實(shí)驗(yàn)圖線③和④,如圖(c)所示,圖線③和④不重合的原因是__________________________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力的實(shí)際值__________(選填“大于”“等于”或“小于”)測量值。課堂筆記:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【點(diǎn)撥1】誤差來源1:小車質(zhì)量為M,重物質(zhì)量為m,小車受到的拉力為F。以小車為研究對象F以小車和重物整體為研究對象mgF當(dāng)滿足m?M時(shí),重物的重力可以作為小車受到的拉力。探究加速度與物體受力的關(guān)系時(shí),當(dāng)不滿足m?M時(shí),誤差來源2:小車與軌道間存在摩擦阻力F以小車為研究對象Fa探究加速度與物體受力的關(guān)系時(shí),a?F的關(guān)系圖線是一條不過原點(diǎn)的直線,如圖(b)中圖線①??梢赃m當(dāng)墊高軌道,利用重力沿斜面的分量平衡摩擦力。如果軌道墊得過高,就會(huì)出現(xiàn)如圖(b)中圖線誤差來源3:當(dāng)細(xì)繩與軌道面不平行時(shí),細(xì)繩拉力平行軌道的分力起到小車沿軌道加速的作用。實(shí)驗(yàn)拓展【例題2】“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)由于實(shí)驗(yàn)中沒有注意始終滿足小車質(zhì)量M?m(2)小王同學(xué)想用該裝置來驗(yàn)證F=Ma。他將鉤碼換成小桶,在小車中放入沙子,將小車中的沙子逐次放入小桶中,但保持小車、小桶及沙子的總質(zhì)量不變。記錄小桶和沙子的總質(zhì)量為m,小車和沙子的總質(zhì)量為M,則小車的加速度可表示為a=__________(用“m、M、g”表示)。實(shí)驗(yàn)中測量不同的m對應(yīng)的加速度a,此時(shí)__________要求M?m(選填“不必”或“仍然”),作
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