新教材2021-2022學(xué)年人教版物理必修第一冊(cè)學(xué)案：第4章 含答案

運(yùn)動(dòng)和力的美系

第1節(jié)X牛頓第一定律

(1)通過閱讀課本，知道在研究“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”

物理上的代表人物及其各自的觀點(diǎn)。

觀念⑵通過具體實(shí)例，知道質(zhì)量是慣性大小的量度，體

會(huì)生活中慣性的應(yīng)用與防止。

科學(xué)通過實(shí)驗(yàn)操作，理解伽利略的理想實(shí)驗(yàn)及其推理過

探究程，感受理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法。

科學(xué)通過閱讀課本，理解并掌握牛頓第一定律的內(nèi)容和

思維意義。

預(yù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)自學(xué)能力

知識(shí)點(diǎn)一理想實(shí)驗(yàn)的魅力

［情境導(dǎo)學(xué)］

伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)如圖所示，小球沿斜面由靜止?jié)L下，再滾上另一斜面。

(1)在實(shí)際生活中，小球滾上另一斜面的最大高度等于人嗎？

(2)設(shè)想斜面是光滑的，小球滾上另一斜面的最大高度等于h嗎？

(3)設(shè)想斜面是光滑的，若減小第二個(gè)斜面的傾角，小球還能滾到另一斜面高A處嗎？

與沒減小斜面傾角之前相比，小球滾到另一斜面高h(yuǎn)處通過的路程如何變化？

(4)設(shè)想第二個(gè)斜面變成水平面，這時(shí)小球試圖滾上另一斜面的相同高度，但永遠(yuǎn)達(dá)不

到。這時(shí)小球的運(yùn)動(dòng)能停下來嗎？

提示：(1)不等。滾上另一斜面的最大高度小于人

(2逐于鼠

(3)能，通過的路程變大。

(4)不能，永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。

［知識(shí)梳理］

1.亞里士多德的觀點(diǎn)：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒有力的作用，物體

就要靜止在某個(gè)地方。

2.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)

(1)斜面實(shí)驗(yàn)

①讓靜止的小球從第一個(gè)斜面滾下，沖上第二個(gè)斜面，如果沒有摩擦，小球?qū)⑸仙?/p>

原來釋放時(shí)的高度；

②減小第二個(gè)斜面的傾角，小球滾動(dòng)的距離增大，但所達(dá)到的高度相同；

③當(dāng)?shù)诙€(gè)斜面放平，小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。

(2)伽利略的觀點(diǎn)：力不是(選利“是”或“不是”)維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。

3.笛卡兒的觀點(diǎn)：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一

直線運(yùn)動(dòng),既不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向。

［初試小題］

1.判斷正誤。

(1)亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(J)

(2)笛卡兒認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不需力來維持。(J)

(3)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)說明了力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。(X)

2.思考題。

“理想實(shí)驗(yàn)”能否通過科技的不斷發(fā)展而變成真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)？

提示：不能，理想實(shí)驗(yàn)是人們?cè)趯?shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上經(jīng)過抽象思維設(shè)想出來而實(shí)際上無

法做到的實(shí)驗(yàn)。

知識(shí)點(diǎn)二牛頓第一定律

［情境導(dǎo)學(xué)1

歷史上有人提出過這種環(huán)游世界的方式：游客乘坐熱氣球懸浮在一

定高度，由于地球的自轉(zhuǎn)，一晝夜就可以環(huán)游世界。這個(gè)設(shè)想可行嗎？

提示：不行，熱氣球相對(duì)地面上的物體仍然保持若止。

I知識(shí)梳理］

1.牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),

除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

2.慣性：物體這種保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),叫作慣性。牛頓第

一定律也被叫作慣性定律。

3.意義

(1)揭示了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

的原因。

(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性。

［初試小題］

1.判斷正誤。

(1)牛頓第一定律是可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的。(X)

(2)牛頓認(rèn)為力的真正效應(yīng)總是改變物體的速度，而不僅僅是使之運(yùn)動(dòng)。(X)

(3)牛頓第一定律說明一切物體都具有慣性。(J)

2.思考題。

如圖所示，用力踢球，球才會(huì)運(yùn)動(dòng)起來，難道不能證明有力才有運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)需要力來

維持嗎？

提示：不能，正是由于腳對(duì)球的力，改變了球原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(幫止)，故力是改變物體

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。腳離開球后，腳不再給球作用力，球仍然運(yùn)動(dòng)，故不是有力才有運(yùn)動(dòng)，

力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因0

知識(shí)點(diǎn)三慣性與質(zhì)量

［知識(shí)梳理］

1.描述物體慣性的物理量是它的質(zhì)量。質(zhì)量大的物體慣性大。

2.質(zhì)量：只有大小,沒有方向,是標(biāo)量。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是千克,符號(hào)

為kg。

［初試小題］

1.判斷正誤。

(1)物體的慣性大小決定于物體的質(zhì)量大小。(J)

(2)物體只有處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)才有慣性。(X)

2.思考題。

有人說“只有做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止的物體才具有慣性”，也有人說“速度越大慣性

越大”“受力越大慣性越小”，這些說法對(duì)嗎？

提示：不對(duì)，慣性是物體的固有屬性，只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受

力情況無關(guān)。

■課堂精研精練，突破核心要點(diǎn)

要點(diǎn)-伽利略理想實(shí)驗(yàn)的理解

［要點(diǎn)歸納］

1.伽利略的理想實(shí)驗(yàn)的推論：一切運(yùn)動(dòng)著的物體在沒有受到外力的時(shí)候，它的速度將

保持不變，并且一直運(yùn)動(dòng)下去。

2.理想實(shí)驗(yàn)的意義

(1)伽利略理想實(shí)驗(yàn)是以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)過抽象思維，抓住主要因素，忽略

次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律。

(2)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的一種科學(xué)研究方法。

［例題1］理想實(shí)驗(yàn)有時(shí)能更深刻地反映自然規(guī)律。伽利略設(shè)想了弋

一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，如圖所示。下面是關(guān)于該實(shí)驗(yàn)被打亂的步驟：、曠,

①減小第二個(gè)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圖為兩個(gè)對(duì)接的斜面，讓靜止的小球沿一個(gè)斜面滾下，小球?qū)L上另一個(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)減小第二個(gè)斜面的傾角，最后使它成為水平面，小球?qū)⒀厮矫孀龀掷m(xù)的勻速

運(yùn)動(dòng)。

(1)請(qǐng)將上述理想實(shí)驗(yàn)的設(shè)想步驟按照正確的順序排列(填寫序號(hào)即可)。

(2)在上述的設(shè)想實(shí)驗(yàn)步驟中，有的屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，有的則是理想化的推論，請(qǐng)

問步驟②屬于O

［解析］(1)理想實(shí)臉的思想方法，即在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過合理的想象，獲取結(jié)論。

針對(duì)題目所述的實(shí)驗(yàn)步驟，正確的排列順序是②③①④。

(2)步驟②屬于可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。

［答案］(1)②③①④(2)可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)

［針對(duì)訓(xùn)練］

1.伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了()

A.要使物體運(yùn)動(dòng)必須有力作用，沒有力作用的物體將靜止

B.要使物體靜止必須有力作用，沒有力作用的物體就運(yùn)動(dòng)

C.物體不受外力作用時(shí)，一定處于靜止?fàn)顟B(tài)

D.力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因

解析：選D伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)證明了：如果物體不受外力作用，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)

以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)下去，所以只有D正確。

2.理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究中的一種重要方法，它把可靠的事實(shí)和合理的推論結(jié)合起來，

可以深刻地揭示自然規(guī)律。關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()

A.只要接觸面“相當(dāng)光滑”，物體在水平面上就能勻速運(yùn)動(dòng)下去

B.這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是永遠(yuǎn)無法做到的

C.利用氣墊導(dǎo)軌，就能使實(shí)驗(yàn)成功

D.要使物體運(yùn)動(dòng)就必須有力的作用，沒有力的作用物體就靜止

解析：選B理想實(shí)驗(yàn)在實(shí)際情況下是永遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)的，其條件永遠(yuǎn)是理想化的，選

項(xiàng)B正確；即使接觸面“相當(dāng)光滑”，也不會(huì)達(dá)到?jīng)]有摩擦力的程度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；利用

氣墊導(dǎo)軌不能實(shí)現(xiàn)“理想”的條件，仍然存在一定的阻力，只不過阻力很小而已，選項(xiàng)C

錯(cuò)誤；力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，并不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

牛頓第一定律的理解

［問題探究］

火車在某段東西方向的水平軌道上勻速行駛，某時(shí)刻發(fā)現(xiàn)杯子向西傾倒，火車可能如

何運(yùn)動(dòng)？

轉(zhuǎn)化

提示：可能向東加速，也可能向西減速。

［要點(diǎn)歸納］

1.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的三種情況

⑴速度的方向不變，大小改變。

⑵速度的大小不變，方向改變。

(3)速度的大小和方向同時(shí)發(fā)生改變。

2.對(duì)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律的理解

提出了慣性的概念——物體具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)

揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系——力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體

牛頓第一定

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因

律的含義

物體不受外力時(shí)將保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可以把“不受外力”拓展延伸為

“所受外力的合力為0”

牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律，源于伽利略的理想實(shí)驗(yàn)

牛頓第一定律是在理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以科學(xué)推理和抽象得到的，但該定律

注意的問題

經(jīng)過實(shí)踐證明是正確的

牛頓第一定律是普遍規(guī)律，適用于一切物體

［例題2］如圖所示，一個(gè)劈形物體M,各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平,

在劈形物體上表面上放一光滑小球m,劈形物體從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的

運(yùn)動(dòng)軌跡是()

A.沿斜面向下的直線B.豎直向下的直線

C.無規(guī)則直線D.拋物線

［思路點(diǎn)撥I

(1)光滑小球m在水平方向不受外力作用。

(2)光滑小球m在豎直方向上受重力和M的支持力作用。

【解析I由于劈形物體M各面均光滑，所以小球m在水平方向上不受力的作用，故小

球m在水平方向上將保持“靜止”狀態(tài)；小球m在豎直方向上受到重力及物體M的支持

力作用，當(dāng)劈形物體從殍止開始釋放后，小球在碰到斜面前在豎直方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也發(fā)生

改變。故答案應(yīng)選B。

［答案］B

理解牛頓第一定律應(yīng)注意以下兩點(diǎn)

(1)力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因是指合外力不為零時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。但力

與速度的大小、方向之間沒有必然的關(guān)系。

(2)物體不受外力的實(shí)際情況是指物體所受合外力為零，此時(shí)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改變。

［針對(duì)訓(xùn)練］

1.關(guān)于牛頓第一定律，以下說法錯(cuò)誤的是()

A.牛頓第一定律又叫慣性定律

B.牛頓第一定律是牛頓通過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的實(shí)驗(yàn)結(jié)論

C.牛頓第一定律說明一切物體都有慣性

D.牛頓第一定律說明力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

解析：選B牛頓第一定律說明一切物體都具有保持速度不變的性質(zhì)，故又叫慣性定

律，故A正確；牛頓第一定律是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步推理概括出來的科學(xué)理論，而不是

直接通過實(shí)險(xiǎn)得出的，故B錯(cuò)誤；牛頓第一定律揭示了一切物體都具有慣性，慣性是物體

的固有屬性，故C正確；牛頓第一定律告訴我們，一切物體都有保持原來速度不變的性質(zhì)，

力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，故D正確。

2.如圖所示，小球A靜止放在小車的光滑底板上(設(shè)小車底板足.一

夠長)，當(dāng)小車受到水平向右的力尸作用時(shí)，小車從靜止開始在水平面〃〃〃「

上做加速直線運(yùn)動(dòng)，則小球A相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況是()

A.做勻速直線運(yùn)動(dòng)

B.處于靜止?fàn)顟B(tài)

C.做與小車同方向速度越來越大的直線運(yùn)動(dòng)

D.做與小車反方向速度越來越大的直線運(yùn)動(dòng)

解析：選B對(duì)小球受力分析可知，車內(nèi)的小球只受豎直方向的重力和支持力，這兩

個(gè)力走一對(duì)平衡力，小球所受合外力為零，所以無論小車如何運(yùn)動(dòng)，小球相對(duì)于地面仍然

處于將止?fàn)顟B(tài)，本題只有B正確。

慣性的理解

I問題探究］

將玻璃瓶、膠帶（表面光滑）、粉筆從下到上疊放在一起，如果迅速地

將膠帶沿水平方向抽出，粉筆將會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)?

提示：豎直落入玻璃瓶中。

［要點(diǎn)歸納］

1.慣性的“三性”

普遍性一切物體都有慣性，慣性是物體的固有屬性

相關(guān)性慣性僅與質(zhì)量有關(guān)

唯一性質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度

2.慣性與慣性定律的區(qū)別

慣性慣性定律

基本含義物體本身固有的一種屬性物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律（牛頓第一定律）

①與是否運(yùn)動(dòng)無關(guān)，與速度大小無①無法用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證，它所描述的是一種

關(guān)理想狀態(tài)，即不受力的狀態(tài)

理解要點(diǎn)②與是否受力無關(guān)②當(dāng)物體所受合力為。時(shí)，其效果跟不受力

③與所在位置無關(guān)作用相同，但“所受合力為0”不能說成“不

④只與質(zhì)量有關(guān)受力作用”

①無關(guān)

與力的關(guān)系強(qiáng)調(diào)了力的作用效果——改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

②慣性不是一種特殊的“力”

3.慣性的表現(xiàn)

⑴不受力時(shí)，慣性表現(xiàn)為保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，有“惰性”的意

思。

（2）受力時(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

難以改變。

［例題3］如圖所示，一個(gè)盛水的容器固定在一輛小車上，在容器J春三才

鐵球一盤!公京卜乒乓球

中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球，容器中水和鐵球、乒乓球?

都處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)容器隨小車突然向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩球的運(yùn)動(dòng)狀況是（以小車為參考系）（）

A.鐵球向左，乒乓球向右

B.鐵球向右，乒乓球向左

C.鐵球和乒乓球都向左

D.鐵球和乒乓球都向右

［解析］因?yàn)樾≤囃蝗幌蛴疫\(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，鐵球和乒乓球都有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢，但

由于與同體積的“水球”相比，鐵球的質(zhì)量大，慣性大，鐵球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變，即速度

變化慢，而同體積的“水球”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)容易改變，即速度變化快，而且水和車一起加速

運(yùn)動(dòng)，所以小車加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，鐵球相對(duì)于小車向左運(yùn)動(dòng)；同理，由于與同體積的“水球”

相比，乒乓球的質(zhì)量小，慣性小，乒乓球向右運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確。

［答案IA

有關(guān)慣性的五點(diǎn)提醒

(1)慣性僅由物體的質(zhì)量決定。

(2)慣性與物體是否運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否變化無關(guān)。

(3)慣性與物體是否受力無關(guān)，與受力的大小及方向無關(guān)。

(4)慣性與物體的速度大小無關(guān)。

(5)慣性不是一種力。

［針對(duì)訓(xùn)練］

1.關(guān)于慣性的大小，下面說法中正確的是()

A.兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，速度大的不容易停下來，所以速度大的物體慣性大

B.在月球上舉重比在地球上容易，所以質(zhì)量相同的物體在月球上比在地球上慣性小

C.推動(dòng)地面上靜止的物體，要比維持這個(gè)物體做勻速運(yùn)動(dòng)所需的力大，所以物體靜止

時(shí)慣性大

D.兩個(gè)質(zhì)量相同的物體，不論速度大小如何，它們的慣性的大小一定相同

解析：選D物體的慣性大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，兩個(gè)質(zhì)量相同的運(yùn)動(dòng)物體，慣性

大小相等，與速度和所處位置無關(guān)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確。

2.如圖所示，在勻速行駛的火車車廂內(nèi)，有一人從〃點(diǎn)正上方相對(duì)車廂靜止釋放一個(gè)

小球，不計(jì)空氣阻力，則小球(

第一

A.可能落在A處B.一定落在5處

C.可能落在C處D.以上都有可能

解析：選B由于慣性，小球在水平方向保持與火車相同的速度，因此在下落時(shí)間內(nèi),

兩者水平位移相等，則小球落到8點(diǎn)，故B正確。

醐季盼修，隹注㈣扇課堂強(qiáng)化訓(xùn)練，鞏固學(xué)習(xí)效果

1.關(guān)于伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）

A.完全是理想的，沒有以事實(shí)為基礎(chǔ)

B.是以可靠事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)科學(xué)抽象，深刻反映了自然規(guī)律

C.沒有以事實(shí)為基礎(chǔ)，只是理想推理

D.以上說法都不對(duì)

解析：選B伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，雖然不能實(shí)現(xiàn)，但卻是以可靠事實(shí)為基礎(chǔ)，經(jīng)科學(xué)

抽象，深刻反映了自然規(guī)律。

2.下列關(guān)于慣性的說法正確的是（）

A,質(zhì)量越大，物體的慣性越大

B.物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變了，則慣性大小隨之變化

C.慣性是物體在勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止時(shí)才表現(xiàn)出來的性質(zhì)

D.由于子彈的速度越大，其殺傷力就越大，所以子彈的慣性大小與其速度大小有關(guān)

解析：選A物體在任何狀態(tài)下均有慣性，并且物體的慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，和物

體的速度無關(guān)，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

3.某同學(xué)為了取出如圖所示羽毛球筒中的羽毛球，一手拿著球筒的中部，另一手用力

擊打羽毛球筒的上端，則（）

1尸

產(chǎn)毛球筒

人一羽毛建

A.此同學(xué)無法取出羽毛球

B.該同學(xué)是在利用羽毛球的慣性

C.羽毛球筒向下運(yùn)動(dòng)過程中，羽毛球受到向上的摩擦力才會(huì)從上端出來

D.羽毛球會(huì)從筒的下端出來

解析：選B一手拿著球筒的中部，另一手用力擊打羽毛球筒的上端，羽毛球筒在力

的作用下向下運(yùn)動(dòng)，而羽毛球由于慣性而保持靜止，所以羽毛球會(huì)從筒的上端出來，是在

利用羽毛球的慣性，故B正確。

4.牛頓第一定律告訴我們，物體本身具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性，直到有外力迫使

它改變這種狀態(tài)。某人駕車行駛過程中，由于車輛故障，他要跳車自救。跳車時(shí)，他向哪

個(gè)方向跳更安全？

解析：面向著車輛行進(jìn)的方向向后跳下，這樣做可以有兩個(gè)好處：一是減小了由于慣

性身體擁有相對(duì)地面的速度，二是避免了仰面跌倒的危險(xiǎn)。

答案：見解析

第2節(jié)X/實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)■的關(guān)系

■踞斑^預(yù)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)自學(xué)能力

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

i.學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律。

2.會(huì)測量加速度、力和質(zhì)量，能作出物體運(yùn)動(dòng)的無尸、如上圖像。

iVl

3.會(huì)通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系。

二、實(shí)驗(yàn)器材

小車、槽碼、祛碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、

紙帶、刻度尺、天平。

三、實(shí)驗(yàn)原理

1.實(shí)驗(yàn)的基本思想一控制變■法

(1)保持研究對(duì)象即小車的質(zhì)量不變，改變槽碼的個(gè)數(shù)可以成倍地改變小車所受拉力，

即改變作用力，測出小車的對(duì)應(yīng)加速度，驗(yàn)證加速度是否正比于作用力。

(2)保持小車所受拉力不變，改變研究對(duì)象即小車的質(zhì)量，測出對(duì)應(yīng)不同質(zhì)量的加速度,

驗(yàn)證加速度是否反比于質(zhì)量。

2.三個(gè)物理■的測量方法

本實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象：小車

(1)小車質(zhì)量的測量：利用天平測出，在小車上增減祛碼可改變小車的質(zhì)量。

(2)拉力的測量：當(dāng)槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的情況下，可以認(rèn)為槽碼的總重力近似

等于小車所受的拉力(合外力)。

(3)加速度的測量：由紙帶根據(jù)公式爐，結(jié)合逐差法計(jì)算出小車的加速度。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

1.用天平測出小車的質(zhì)量并把數(shù)值記錄下來。

2.按如圖所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好（小車上先不系繩）。

3.平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，反復(fù)移動(dòng)木塊位置，直到

輕推小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持勻速直線運(yùn)動(dòng)為止（紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等）。

4.用細(xì)繩一端掛槽碼，另一端繞過定滑輪系在小車上，在小車上加放適量的祛碼，用

天平測出槽碼的質(zhì)量，小記錄下來。接通電源，放開小車，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)

后取下紙帶，并設(shè)計(jì)表格如下。

次數(shù)123456

小車加速度o/（m-s-2）

槽碼的質(zhì)量w/kg

拉力五/N

表1

5.保持小車（含硅碼）的質(zhì)量不變，改變槽碼的質(zhì)量，按步驟4做6次實(shí)驗(yàn)。

6.在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，利用逐差法計(jì)算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度

的值，填入相應(yīng)表格中。

7.保持槽碼的質(zhì)量不變，在小車上加放祛碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度,

把數(shù)據(jù)記錄到下面的表格中。

次數(shù)123456

小車加速度a/（m-s-2）

小車（含段碼）質(zhì)量M/kg

加'

表2

8.整理實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

五、數(shù)據(jù)處理

1.由表1中記錄的數(shù)據(jù)，以。為縱坐標(biāo)、尸為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作公尸圖像（如圖所示）,

找出規(guī)律，分析。與尸的關(guān)系。

2.由表2中記錄的數(shù)據(jù)，分別以。為縱坐標(biāo)、M和卷為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)作小M圖像

1V1

和a-卷圖像（如圖所示），分析。與M的關(guān)系。

1VI

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

⑴保持物體質(zhì)量不變時(shí)，物體的加速度。與所受力尸成正比。

⑵在力尸不變時(shí)，物體的加速度。與質(zhì)量M成反比。

六、誤差分析

產(chǎn)生原因減小方法

質(zhì)量測量不準(zhǔn)、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測量不準(zhǔn)多次測量求平均值

①準(zhǔn)確平衡摩擦力

小車所受拉力測量不準(zhǔn)

②使細(xì)繩和紙帶平行于木板

偶然誤差

使盡可能多的點(diǎn)落在直線上或均勻

作圖不準(zhǔn)分布在直線兩側(cè)，誤差較大的點(diǎn)舍

去

系統(tǒng)誤差槽碼的總重力代替小車所受的拉力使槽碼的總度量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

七、注意事項(xiàng)

1.打點(diǎn)前小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且應(yīng)先接通電源后釋放小車。

2.在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛槽碼，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手輕輕地給小

車一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力

沿斜面向下的分力平衡。

3.改變槽碼的質(zhì)量的過程中，要始終保證槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。

4.作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能地對(duì)稱分布

在直線的兩側(cè)，但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去。

八、其他方案設(shè)計(jì)

用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

底腳螺絲

1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

⑴如圖所示，讓滑塊在鉤碼拉力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)，記錄下滑塊通過光電門的速度、

鉤碼的質(zhì)量、兩光電門間的距離。

(2)保持滑塊質(zhì)量不變，通過增加(或減少)鉤碼的數(shù)量來改變拉力的大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)3

次。

2.計(jì)算加速度的方法

已知滑塊經(jīng)過兩個(gè)不同位置的速度為和V2以及兩位置間的距離，利用。=汽產(chǎn)就可

以求得加速度。

3.數(shù)據(jù)的分析

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格，將滑塊質(zhì)量不變時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記入表格并進(jìn)行分析。

滑塊質(zhì)量M=kg

鉤碼的質(zhì)量

滑塊所受拉力大小的近似值F/N

滑塊通過光電門1的速度^i/dn-s-1)

滑塊通過光電門2的速度s/(m?sr)

兩光電門間的跟離x/m

滑塊加速度的計(jì)算值R(m?C2)

由數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論：當(dāng)物體的質(zhì)量不變時(shí)，。與尸成正比。

4.需說明的兩個(gè)問題

⑴有的儀器只能記錄滑塊經(jīng)過光電門的時(shí)間，但這個(gè)時(shí)間很短暫，故可用是指

擋光片的寬度，，是擋光時(shí)間)求得滑塊在不同位置的瞬時(shí)速度。

(2)認(rèn)為鉤碼的重力等于滑塊所受到的拉力，但這是有條件的，即滑塊的質(zhì)量比鉤碼的

質(zhì)量大得多，滑塊的加速度不能太大。

網(wǎng)踢施a嗜毒自留.課堂題型設(shè)計(jì)，把握命題重點(diǎn)

rna實(shí)驗(yàn)原理與操作

［例題1］在研究作用力尸一定時(shí)，小車的加速度。與小車(含硅碼)質(zhì)量”的關(guān)系時(shí)，

某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

A.用天平稱出小車和所掛槽碼的質(zhì)量

B.按圖裝好實(shí)驗(yàn)器材

C.把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛槽碼

D.將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在

紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量

E.保持所掛槽碼的質(zhì)量不變，增加小車上的祛碼個(gè)數(shù)，并記錄每次增加后的M值,

重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)

F.分析每條紙帶，測量并計(jì)算出加速度的值

G.作公加關(guān)系圖像，并由圖像確定。與"的關(guān)系

(1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是,該步驟應(yīng)排在步驟之后。

(2)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟,應(yīng)把改為o

(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E,應(yīng)把改為o

(4)仔細(xì)觀察該同學(xué)安裝的實(shí)驗(yàn)裝置圖，請(qǐng)改正以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)器材的位置錯(cuò)誤。

電磁打點(diǎn)

小車計(jì)時(shí)器

ou

①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置_______；

②小車位置________；

③滑輪位置________。

［解析］(1)實(shí)驗(yàn)中把所掛槽碼的重力之和看成與小車所受拉力大小相等，沒有考慮摩擦

力，故必須平衡摩擦力且應(yīng)排在步驟R之后。

(2)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V電壓的蓄電池上將無法工作，必須接在約8V交流電源上。

(3)作小M關(guān)系圖像，得到的是曲線，很難進(jìn)行正確的判斷，必須“化曲為直”，改作

3三關(guān)系圖像。

(4)①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)靠右端安裝，留出小車的運(yùn)動(dòng)空間；②粒放小車時(shí)，小車應(yīng)靠

近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；③連接小車的細(xì)繩應(yīng)平行于木板，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使細(xì)繩平行于木板。

I答案］(1)平衡摩擦力B(2)D6V電壓的蓄電池約8V的交流電源(3)Ga-M

圖像圖像(明①應(yīng)靠右端②應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器③使細(xì)繩平行于木板

數(shù)據(jù)處理與分析

［例題2］某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究加速度。與物體所受合力產(chǎn)及質(zhì)量m的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，

圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖。

小車電源插頭導(dǎo)在也露排深分&n

、紙卷計(jì)時(shí)器紙帶啟動(dòng)力向

,4—“

i16,196.707.217.72

槽淤［［］單位：cm

甲乙

(1)某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖乙所示，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為

m/s2(保留兩位有效數(shù)字，交流電的頻率為50Hz)。

⑵保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量機(jī)，分別得到小車加速度。與質(zhì)量，〃及對(duì)應(yīng)的士,

數(shù)據(jù)如表所示:

驗(yàn)次數(shù)

12345678

物理量一一

小車加速度a/(m-s-2)1.901.721.491.251.000.750.500.30

小車質(zhì)量w/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67

-1

—m/k6g4.003.453.032.502.001.411.000.60

請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫出公5圖像，并依據(jù)圖像求出小車加速度。與質(zhì)量倒數(shù)5之間的關(guān)系式是

(3)保持小車質(zhì)量不變，改變槽碼質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度。隨合力F

變化的圖像，如圖丁所示。該圖像不通過原點(diǎn)，請(qǐng)你分析其主要原因是

［解析］(1)用逐差法計(jì)算加速度。由紙帶上的數(shù)據(jù)可知，。=6.19cm,X2=6.70cm,

X3=7.21cm,X4=7.72cm。電火花計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T=0.02s,故加速度a=

X4+X3-必一彳1、-,,

-4x(27)2-=3.2m/s。

(2)根據(jù)題目提供的小車加速度a與質(zhì)量m對(duì)應(yīng)的倒數(shù)A的有關(guān)數(shù)據(jù)，可在坐標(biāo)系中描

出8個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條直線“連揍”各點(diǎn)，使盡量多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)大

致均勻分布在直線的兩側(cè)，得到的圖像如圖所示，由圖可得。=表。

⑶由題圖丁可知，當(dāng)加速度a為零時(shí)，拉力"并不為零，說明實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力

或者未完全平衡摩擦力。

［答案］(1)3.2(2)見解析圖a=y-(3)實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力或者未完全平衡摩

擦力

03實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新

［例題3］為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示

的實(shí)驗(yàn)裝置。其中M為小車的質(zhì)量，加為砂和砂桶的總質(zhì)量，滑輪由鐵絲固定在車上，質(zhì)

量為孫)=0.1kg。力傳感器可測出輕繩上的拉力戶的大小，不計(jì)滑掄與輕繩之間的摩擦。

|,.

陽M紙帶打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

?■!力傳娉器I

n'|丁|

Tn

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作是_O(填寫選項(xiàng)前的字母)

A.用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量

B.將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力

C.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄力傳感

器的示數(shù)

D.為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量小遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M

(2)甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖所示的一條紙帶(兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出)，已知打

點(diǎn)計(jì)時(shí)器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下標(biāo)號(hào)為2的點(diǎn)

時(shí)小車的速度為m/s,小車的加速度為m/s2o(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

7-0i23

V43.39~4*—3.77-卜4.15—41——臬53—4

單位：cm

⑶乙同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出如圖所示的a-F圖像，該同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問題是

［解析］(1)本題中輕繩上的拉力可以由力傳感器測出，因此不需要用天平測出砂和砂桶

的總質(zhì)量，也不需要使砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，A、D錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)需將長木

板右端墊高，以平衡摩擦力，B正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再

釋放小車，并記錄力傳感器的示數(shù)，C正確。

(2)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為「=5X0.02s=0.1s,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)

到的瞬時(shí)速度等于平均速度可得。2=*，7梨*?m/s=0.396m/s,根據(jù)人工=0爐,

2X0.1

、-mbx”上一((4.53+4.15)-(3.77+3.39)1X10-2,,

運(yùn)■用逐差法可得小車的加速度a=7(2X0I)2m/s-=().38()m/s~0

(3)由題圖可知，一開始時(shí)當(dāng)”=0時(shí)，尸不等于0,故乙同學(xué)沒有平衡摩擦力或者平衡

摩擦力不夠。

［答案］(DBC(2)0.3960.380(3)沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠

■睡密e唯毒海㈣由課堂強(qiáng)化訓(xùn)練，鞏固學(xué)習(xí)效果

i.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，

(1)下列儀器需要用到的是:

“IB#

ABCD

(2)下列說法正確的是：

A.先釋放紙帶再接通電源

B.拉小車的細(xì)線應(yīng)盡可能與長木板平行

C.紙帶與小車相連端的點(diǎn)跡較疏

D.輕推小車，拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶如圖所示，A、B、C、D……為每隔4個(gè)點(diǎn)取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，據(jù)此

紙帶可知小車在D點(diǎn)的速度大小為m/s(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位)。

~~ABC~~D-T-F-

j||||||||中1叩|叩ii|iiii|iiii|i叫血而叫唧iii|iiii|iiii|iiii|iiii|L

0lcm2345678910

解析：(1)本實(shí)險(xiǎn)通過紙帶打點(diǎn)分析求解物體的加速度，利用了控制變量法，通過改變

小車或重物的質(zhì)量，從而研究加速度與質(zhì)量、合外力之間的關(guān)系，所以選擇儀器A、Do

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，后釋放小車，為了保證細(xì)線拉力不被分解，所

以細(xì)線要盡可能與木板平行，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；小車剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)速度較小，

所以紙帶與小車相連端的點(diǎn)跡較密，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明恰好

平衡摩擦力，選項(xiàng)D正確。

(3)根據(jù)0尸肝m/s=0.206m/s,保留小數(shù)點(diǎn)后兩位，所以答案為0.21

乙I/ZfAU.1

m/s。

答案：(1)AD(2)BD(3)0.21

2.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。

圖中上、下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上祛碼盤，

兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)

停止。

（1）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使;

在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使祛碼盤和硅碼的總質(zhì)量_______（選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)

小于”或“等于"）小車的質(zhì)量。

（2）本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)?/p>

解析：（1）拉小車的細(xì)線要與坑道平行。只有在祛碼盤和硅碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量

時(shí)，才能認(rèn)為細(xì)線拉小車的力等于硅碼盤和段碼的總重力。

2

⑵對(duì)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同時(shí)，根據(jù)x=^atf得所以

能用位移來比較加速度大小。

答案：（1）細(xì)線與軌道平行（或水平）遠(yuǎn)小于（2）兩小車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),

且兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等

3.“用DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)）研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置

如圖甲所示。

（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持不變，用鉤碼所受的重力大小作

為,用DIS測小車的加速度。

（2）改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量。在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F

關(guān)系圖像（如圖乙所示）。分析此圖線OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是

（3）此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（）

A.小車與軌道之間存在摩擦

B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大

D.所用小車的質(zhì)量太大

解析：（1）采用控制變量法，應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受重力大小作為小車

所受合力。

(2)從題圖乙可以看出。?尸關(guān)系圖像基本上是一條過原點(diǎn)的直線，所以可以得出在質(zhì)量

不變的條件下，加速度與合力成正比。

(3)本次實(shí)臉的條件是所掛鉤瑪?shù)目傎|(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量，否則不能用鉤碼所受

的重力作為小車受到的拉力。此圖線的A3段明顯偏高直線說明所掛鉤碼的總質(zhì)量太大。

答案：(1)小車的總質(zhì)量小車所受合力(2)在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合力成正

比(3)C

4.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。

4IT

(1)下列說法正確的是O

A.每次改變小車質(zhì)量時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力

B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車后接通電源

C.本實(shí)驗(yàn)槽碼B的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于小車A的質(zhì)量

D.在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作〃.小圖像

(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，打出的一條紙帶如圖所示，他選擇了幾個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相

鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出，其中si=7.06cm、si=J.68cm、$3=8.30cm>

S4=8.92cm,已知交流電的頻率為50Hz,則紙帶運(yùn)動(dòng)加速度的大小是m/s2o(保

留兩位有效數(shù)字)

(3)某同學(xué)將長木板右端適當(dāng)墊高，其目的是o

但他把長木板的右端墊得過高，使得傾角過大。用〃表示小車的加速度，F(xiàn)表示細(xì)線

作用于小車的拉力。他繪出的公尸關(guān)系圖像是。

解析：(1)實(shí)臉前要平衡摩擦力，此后每次改變小車質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力，

故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，然后再釋放小車，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在槽碼B的質(zhì)量

遠(yuǎn)小于小車A的質(zhì)量時(shí)，小車受到的拉力近似等于槽碼受到的重力，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤：應(yīng)用

圖像法處理加速度與質(zhì)量關(guān)系實(shí)險(xiǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，為了直觀，應(yīng)作如《圖像，故選項(xiàng)D正確。

(2)利用逐差法可得S4+S3—S2-

S4+S3-S2-Si0.0248,，八八/2

解得?=赤=4xu()［m/s-=0.62m/s)

(3)將長木板右端適當(dāng)墊高，其目的是平衡摩擦力；把長木板的右端墊得過高，使得傾

角過大，小車所受重力平行于木板的分力大于小車受到的摩擦力，小車受到的合力大于細(xì)

線的拉力，在小車不受細(xì)線拉力時(shí)，小車已經(jīng)具有一定的加速度，小尸圖像不過原點(diǎn)，在。

軸上有截距，因此他繪出的4?尸關(guān)系圖像是選項(xiàng)C。

答案：(1)D(2)0.62(3)平衡摩擦力C

夕

第3節(jié)牛頓第二定律

⑴理解牛頓第二定律的內(nèi)容，知道其表達(dá)式的確切

物理含義。

(2牖過財(cái)?shù)膯挝幌麄ヅ淦慷x，掌握牛頓第二

定律表達(dá)式F=ma成立的條件。

牛頓第二定

科學(xué)通過實(shí)例分析，加深對(duì)牛頓第二定律的理解，并能

思維利用其解決簡單的問題。

[ffl

比一般的小汽車質(zhì)量小很多，而且還安裝一

個(gè)功率很大的發(fā)動(dòng)機(jī)?

提示：提高賽車的靈活性，獲得較大的加速度。

［知識(shí)梳理］

1.牛頓第二定律的內(nèi)容：物體加速度的大小跟它受到的作用力成誕，跟它的質(zhì)量成

反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。

2.牛頓第二定律的表達(dá)式：F=kmat其中A為比例系數(shù)。

［初試小題］

1.判斷正誤。

(1)牛頓第二定律既明確了力、質(zhì)量、加速度三者的數(shù)量關(guān)系，也明確了加速度與力的

方向關(guān)系。3)

(2)由尸=而皿可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比。(X)

(3)加速度的方向決定了物體所受合力的方向。(X)

(4)任何情況下，物體的加速度的方向始終與它所受的合力的方向一致。(J)

2.思考題。

“由尸可知，當(dāng)產(chǎn)=0時(shí)。=0,即物體靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以牛頓第一定

律是牛頓第二定律的特例?！边@種說法正確嗎，為什么？

提示：不正確，因?yàn)槲矬w所受合力為零和不受任何外力作用是兩種不同的狀態(tài)。

知識(shí)點(diǎn)二力的單位

［知識(shí)梳理I

1.力的國際單位：牛頓，簡稱牛，符號(hào)為N。

2.“牛頓”的定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力叫作1N,即1N

=1ka-m/s2o

3.國際單位制中〃=1,牛頓第二定律的表達(dá)式：F=mat式中/、，小〃的單位分別

為牛頓、千克、米每二次方秒。

［初試小題1

1.判斷正誤。

(1)使質(zhì)量是1g的物體產(chǎn)生1cm/sz的加速度的力叫作1N。(X)

(2)公式尸=加。中，各量的單位可以任意選取。(X)

(3)牛頓第二定律表達(dá)式尸=Am。中的系數(shù)女總等于1。(X)

2.思考題。

若質(zhì)量的單位用克，加速度的單位用厘米每二次方秒，力的單位是牛頓，牛頓第二定

律表達(dá)式F=kma中的系數(shù)上還是1嗎？

提示：不是。只有當(dāng)質(zhì)量的單位用千克，加速度的單位用來每二次方秒，力的單位是

牛頓，此時(shí)牛頓第二定律表達(dá)式中的系數(shù)才是1。

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牛頓第二定律的理解

［問題探究］

如圖所示，某人在客廳內(nèi)用力推沙發(fā)，但是沙發(fā)沒有動(dòng)。小超卜

(1)根據(jù)牛頓第二定律，有力就能產(chǎn)生加速度，人給沙發(fā)施加力后，沙直

發(fā)為什么沒動(dòng)？匚巨埼江

(2)如果地板光滑，當(dāng)人給沙發(fā)施加力的瞬間，沙發(fā)會(huì)有加速度嗎？是否立刻獲得速度？

提示：(1)推力小于地面對(duì)沙發(fā)的最大靜摩擦力。

(2)沙發(fā)可立即獲得加速度，但速度的獲得需要時(shí)間，故不能立即獲得速度。

［要點(diǎn)歸納］

1.表達(dá)式尸=加。的理解

(1)單位統(tǒng)一：表達(dá)式中尸、陽、。三個(gè)物理量的單位都必須是國際單位。

(2)戶的含義：廠是合力時(shí)，加速度。指的是合加速度，即物體的加速度；戶是某個(gè)力

時(shí)，加速度a是該力產(chǎn)生的加速度。

2.牛頓第二定律的五個(gè)性質(zhì)

性質(zhì)理解

因果性力是產(chǎn)生加速度的原因，只要物體所受的合力不為0,物體就具有加速度

尸=〃也是一個(gè)矢量式。物體的加速度方向由它受的合力方向決定，且總與合力的

矢量性

方向相同

瞬時(shí)性加速度與合力是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失

同體性尸=/〃。中戶、〃1、。都是對(duì)同一物體而言的

獨(dú)立性作用在物體上的每一個(gè)力都產(chǎn)生加速度,物體的實(shí)際加速度是這些加速度的矢量和

I例題1］［多選1下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma及其變形公式的理解，正確的

是()

A.由尸=〃汝可知，物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正比，與物體的加速度成反比

B.由m=!可知，物體的質(zhì)量與其所受的合力成正比，與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比

C.由。=5可知，物體的加速度與其所受的合力成正比，與其質(zhì)量成反比

D.由加=：可知，物體的質(zhì)量可以通過測量它的加速度和它所受的合力而求出

［解析］牛頓第二定律的表達(dá)式尸=也〃表明了各物理量之間的數(shù)量關(guān)系，即已知兩個(gè)

量，可以求第三個(gè)量。物體的質(zhì)量由物體本身決定，與受力無關(guān)；物體所受的合力，是由