牛顿运动定律(课件).ppt

第1节 牛顿第一定律 牛顿第三定律,一、牛顿第一定律 1. 内容：一切物体总保持_状态或_状态，除非作用在它上面的力_它改变这种状态. 2. 意义： (1)指出力不是_物体运动的原因，而是_物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因 (2)指出一切物体都有_，因此牛顿第一定律又称_,二、惯性 1. 定义：物体保持原来的_状态或_状态的性质 2. 性质：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的_属性，与物体的受力情况和运动情况_ 3. 惯性大小的量度：_是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小 4. 惯性的表现,三、牛顿第三定律 作用力与反作用力的关系：,一、1. 匀速直线运动 静止 迫使 2. (1)维持 改变 (2)惯性 惯性定律 二、1. 匀速直线运动 静止 2. 固有 无关 3. 质量 4. 运动状态 运动状态 运动状态 运动状态 三、相等 相反 同一条,牛顿第一定律,2. 牛顿第一定律导出了惯性的概念 一切物体都有保持原有运动状态的性质，这就是惯性 惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性惯性大小的唯一量度是物体的质量，物体的质量越大，惯性就越大，运动状态越难改变惯性与物体是否受力、怎样受力无关，与物体是否运动、怎样运动无关，也与物体所处的地理位置无关,3. 牛顿第一定律描述的是理想化状态 在实际中不受力的物体是不存在的，牛顿第一定律不能用实验直接验证，牛顿第一定律是以伽利略“理想实验”为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的,特别提醒： (1)惯性不是一种力.惯性大小反映了改变物体运动状态的难易程度,物体的惯性越大,它的运动状态越难改变. (2)外力作用于物体上能使物体的运动状态改变,但不能认为克服或改变了物体的惯性.,(2011南京模拟)如图所示的一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是 ( ),A. 采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度. 这表明可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性,B. 射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，这表明它的惯性小了 C. 货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这些会改变它的惯性 D. 摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到行驶目的,【点拨】 物体的质量是物体惯性的唯一量度.,解析：采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，原因是功率变大了，但惯性不变，选项A错误；射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后连一件棉衣也穿不透，原因是子弹具有的动能过小，但惯性不变，选项B错误；货运列车运行到不同的车站时，通常要摘下或加挂一些车厢，列车的质量改变了，当然它的惯性也就改变了，选项C正确；摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，调控人和车的重心位置，但整体的惯性不变，选项D错误 答案：C,点睛笔记 解决关于惯性概念理解的题目时，要紧紧抓住“物体的惯性只与物体的质量有关，质量是惯性的唯一量度，力能够改变运动的状态但不能改变惯性”这一关键点，明确物体的惯性与地理位置、运动状态、是否受力、速度大小等因素均无关.,1. 我国道路交通安全法中规定：各种小型车辆前排乘坐的人(包括司机)必须系好安全带，对此下列说法正确的是( ) A. 系好安全带可以减小惯性 B. 是否系好安全带对人和车的惯性没有影响 C. 系好安全带可以防止因车的惯性而造成的伤害 D. 系好安全带可以防止因人的惯性而造成的伤害,解析：是否系好安全带与人和车的惯性无任何关系，但系好安全带可以防止因车急停，乘客由于惯性而前倾碰撞到前面驾驶台或挡风玻璃而带来的伤害，选项BD正确 答案：BD,牛顿第三定律,1. 作用力与反作用力的关系,2. 相互作用力与平衡力的比较,特别提醒： 一对相互作用力与一对平衡力的最直观的区别是看作用点：一对平衡力的作用点在同一个物体上，一对相互作用力的作用点在两个物体上.,(自编题)在2010年中国达人秀节目中，五十五岁的肖阿姨是一位普普通通的家庭主妇，她展示的才艺竟然是头发拉车.300公斤的车，再加上车上坐的五个人，肖阿姨仅用自己的头发就将它们连人带车拖动了十几米，评委和观众看得目瞪口呆，若不计绳子的质量，则下列说法正确的是( ) A. 因肖阿姨拉动了车子，所以肖阿姨头发拉绳子的力大于车子拉绳子的力 B. 肖阿姨拉不动车子时，头发拉绳子的力才和车子拉绳子的力大小相等，作用效果相互抵消 C. 不管什么情况，头发拉绳子的力和车子拉绳子的力大小总是相等 D. 肖阿姨能够用头发拉动车子是因为肖阿姨的头发对绳子的拉力大于车子受地面的最大静摩擦力,【点拨】 (1)头发拉绳子的力和绳子拉头发的力，以及绳子拉车的力和车拉绳子的力是作用力和反作用力 (2)同一根绳子上的张力处处相等.,解析：头发拉绳子的力和绳子拉头发的力，以及绳子拉车的力和车拉绳子的力是作用力和反作用力，在任何情况下都大小相等方向相反，与运动状态无关而同一根绳子上的张力处处相等，所以头发拉绳子的力和车拉绳子的力在任何情况下都相等，A选项错误，C选项正确；头发拉绳子的力和车子拉绳子的力作用在不同的物体上，不是平衡力，所以效果不可能抵消，B选项错误；当绳子对车的力大于车子的最大静摩擦力时，车子受到的合外力不为零，车子前进，所以D选项正确 答案：CD,点睛笔记 应用牛顿第三定律分析问题时应注意以下几点 (1)不要凭日常观察的直觉印象随便下结论,分析问题需严格依据科学理论. (2)理解应用牛顿第三定律时,一定抓住“总是”二字,即作用力与反作用力的这种关系与物体的运动状态无关. (3)与平衡力区别应抓住作用力和反作用力分别作用在两个物体上.,2. (改编题)中国探月工程二期的技术先导星“嫦娥二号”，于2010年10月1日傍晚在西昌卫星发射中心由“长征三号丙”运载火箭完美发射升空. 下面关于飞船与火箭起飞的情形，叙述正确的是 ( ) A. 火箭尾部向下喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力 B. 火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力 C. 火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向下喷气，但也无法获得前进的动力 D. 飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力,解析：火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即为火箭上升的推力，此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层，是否在空气中飞行无关，因而B、C错误，A正确；当飞船进入轨道后，飞船与地球之间依然存在着相互吸引力，即地球吸引飞船，飞船也吸引地球，这是一对作用力和反作用力，D正确. 答案：AD,在分析力学问题时，误认为运动的物体就一定受到力的作用，且运动物体的运动方向与其受力方向相同，速度越大，则物体受力越大因此，必须深刻认识到力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因,关于力和运动的关系，下列说法中正确的是( ) A. 物体的速度不断增大，表示物体必受力的作用 B. 物体的位移不断增大，表示物体必受力的作用 C. 物体朝什么方向运动，则这个方向上物体必受力的作用 D. 物体的速度大小不变，则其所受的合力必为零,【错解】 ABCD 【正解】 该题错选的主要原因就对基本概念理解不深刻，且受日常错误观念的影响误认为只有有力作用在物体上物体才会运动，撤去外力物体就停下来实际上力是改变物体运动的原因，而不是维持物体运动的原因，物体匀速运动时合外力为零，合外力不为零时物体的速度(大小、方向)一定发生变化 【答案】 A,第2节 牛顿第二定律 动力学两类基本问题,一、牛顿第二定律 1. 内容：物体加速度的大小跟作用力成_，跟物体的质量成_，加速度的方向与_相同 2. 表达式：_，反映了物体运动的加速度与合外力的瞬时对应关系 3. 适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于_参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系) (2)牛顿第二定律只适用于_物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况.,二、动力学两类基本问题 1.已知受力情况求物体的_情况 2.已知运动情况求物体的_情况其中加速度是联系运动和受力的重要“桥梁”，将运动学规律和牛顿第二定律相结合是解决问题的基本思路,三、单位制及其基本单位和导出单位 1. 单位制：_单位和_单位共同组成了单位制. (1)基本单位：基本物理量的单位. 力学中的的基本物理量有_、_、_，它们的国际单位分别是_、_、_. (2)导出单位是由基本单位根据_推导出来的其他物理量的单位有力(N)、速度(m/s)、加速度(m/s2) 等,2. 国际单位制中的基本物理量和基本单位,特别提醒： （1）有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘米、克、小时等. (2)有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米/秒(m/s)、帕斯卡、牛(顿)等.,一、1. 正比 反比 作用力方向 2. Fma 3. (1)惯性 (2)宏观 二、1. 运动 2. 受力 三、1. 基本 导出 (1)长度 质量 时间 米 千克 秒 (2)物理关系 2. 米 千克 秒 A K mol,牛顿第二定律,1. 牛顿第二定律的特性,2. 牛顿第二定律的瞬时性的进一步理解轻绳、橡皮绳、轻弹簧、轻杆四种理想模型的比较,特别提醒： 物体在每一瞬时的加速度只决定于这一瞬时的合力，而与这一瞬时之前或之后的合外力没有关系. 当物体受力突然变化时，物体的加速度也会瞬间发生变化. 但是速度在该瞬间是不变的，因为速度的变化需要过程的积累.,如图所示，小球用水平弹簧系住，并用倾角为30的光滑板AB托着，当板AB突然向下撤离的瞬间，球的加速度为多大？若改用水平细绳系住，在板AB突然向下撤离的瞬间小球加速度又为多大？,【点拨】 (1) 其他力改变时，弹簧的弹力不能在瞬间发生改变(2) 其他力改变时，细绳上的弹力可以瞬间发生改变.,解析：小球用弹簧连接并处于平衡状态时，其受力分析如图所示，,点睛笔记 解决关于牛顿第二定律的瞬时性问题时，首先根据外界条件的变化判断弹力如何变化，然后根据力和运动的关系解题. 在判断弹力变化时，当物体用质量不计的轻弹簧连接时，弹簧的形变需要时间，在变化的瞬时，形变来不及恢复，弹力不变；而当物体是用质量不计的轻绳连接时，绳认为是弹性极好的弹性体，其形变的恢复不需要时间，可以突变.,1. (2010全国高考卷)如图所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2，重力加速度大小为g.则有( ),答案：C,解决两类动力学问题的基本方法及步骤,1. 两类动力学问题的解题思路,(1)物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的 (2)两类动力学问题中加速度是联系力和运动的“桥梁”,2. 应用牛顿第二定律的解题步骤 (1)通过审题灵活地选取研究对象，明确物理过程 (2)分析研究对象的受力情况和运动情况，必要时画好受力示意图和运动过程示意图 (3)根据牛顿第二定律和运动公式列方程求解 (4)检查答案是否完整、合理，必要时需进行讨论,(2009江苏高考卷)航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m2 kg，动力系统提供的恒定升力F28 N试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10 m/s2. (1)第一次试飞，飞行器飞行t18 s时到达高度H64 m求飞行器所受阻力Ff的大小 (2)第二次试飞，飞行器飞行t26 s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力求飞行器能达到的最大高度h. (3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3.,【点拨】 分析飞行器的受力情况，根据牛顿第二定律列方程，再利用运动学公式列出关于位移和速度的方程，联立方程即可求解.,点睛笔记 应用牛顿第二定律解答动力学问题时，首先要对物体的受力情况及运动情况进行分析，确定题目属于动力学中的哪类问题，不论是由受力情况求运动情况，还是由运动情况求受力情况，都需用牛顿第二定律列方程.,2. 如图所示， 质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上减速运动，a与水平方向的夹角为.求人所受到的支持力和摩擦力,解析： 解法一：以人为研究对象，他站在减速上升的电梯上，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力FN，还受到水平方向的静摩擦力F静，由于物体斜向下的加速度有一个水平向左的分量，故可判断静摩擦力的方向水平向左，人受力如图(a)所示，建立如图所示的坐标系，并将加速度分解为水平方向加速度ax和竖直方向加速度ay，如图(b)所示，则axacos ，ayasin .,由牛顿第二定律得F静max，mgFNmay， 解得F静macos ，FNm(gasin ) 解法二：以人为研究对象，受力分析如图所示因摩擦力F为待求，且必沿水平方向，设为水平向右建立图示坐标系，并规定正方向,根据牛顿第二定律可得： x方向：mgsin FNsin Fcos ma y方向：mgcos Fsin FNcos 0 由两式可解得 FNm(gasin )， Fmacos . F为负值说明摩擦力的实际方向与假设方向相反，为水平向左 答案： F静macos FNm(gasin ),在涉及两个或多个物理过程中应抓住物理情景，找出解决方法，对于不能直接确定的问题可以采用试算的方法，若题中不知物体是否是一直做匀加速直线运动，可以通过计算确定摩擦力的情况，进而确定物理过程,如图所示，有一水平传送带以2 m/s的速度匀速运动，现将一物体轻轻放在传送带上，若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，则传送带将该物体传送10 m的距离所需时间为多少？,【正解】 上述解法错在对这一物理过程的认识传送带上轻放的物体的运动有可能分为两个过程一是在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动；二是达到与传送带相同速度后，无相对运动，也无摩擦力，物体开始做匀速直线运动关键问题应分析出什么时候达到传送带的速度，才可以对问题进行解答,以传送带上轻放物体为研究对象，如图所示，在竖直方向受重力和支持力，在水平方向受滑动摩擦力，做v00的匀加速运动 据牛顿第二定律：Fma， 水平方向：Ffma 竖直方向：FNmg0 FfFN 由式解得a5 m/s2 设经时间t1，物体速度达到传送带 的速度，据匀加速直线运动的速度公式vtv0at 解得t10.4 s,【答案】 5.2 s,第3节 牛顿第二定律的应用,一、超重和失重,二、整体法和隔离法 1. 整体法在研究物理问题时，把所研究的对象作为一个_来处理的方法，当整体受到的外力已知时，可用_求出整体的加速度 2. 隔离法将研究对象从整体中隔离出来进行研究，最终得出结论的方法 3. 外力和内力如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的_，而系统内各物体间的相互作用力为_应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力，如果把某物体隔离出来作为研究对象，则_将转换为隔离体的_,一、 大于 竖直向上 加速 减速 小于 竖直向下 减速 加速 0 g 减速 加速 二、1. 整体 合外力 3. 外力 内力 内力 外力,对超重和失重的理解,1. 根据加速度判断超重和失重,说明：加速度有竖直方向的分量相应的对应着超重或失重,2. 关于超重现象和失重现象的几个问题,(2010高考海南卷)如图所示，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块，木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为 ( ) A. 加速下降 B. 加速上升 C. 减速上升 D. 减速下降,【点拨】,解析：分析木箱静止时的受力情况，此时物块对箱顶有压力，说明物块受到顶向下的压力，弹簧的弹力大于物体受到的重力，当物块对箱顶刚好无压力时，物体只受到重力和弹簧的弹力，系统有向上的加速度，是超重状态，所以木箱的运动状态可能为加速上升或减速下降，故BD正确 答案：BD,点睛笔记 物体超重和失重的实质是物体具有竖直方向的加速度，当加速度向上时，物体的运动状态一定是超重状态;当加速度向下时，物体的运动状态一定是失重状态.,1. (高考改编题)某人在地面上用弹簧秤称得体重为490 N他将弹簧秤移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的vt图可能是(取电梯向上运动的方向为正) ( ),解析：由图可知，在t0t1时间内，弹簧秤的示数小于实际重量，则处于失重状态，此时具有向下的加速度；在t1t2阶段弹簧秤示数等于实际重量，则既不超重也不失重；在t2t3阶段，弹簧秤示数大于实际重量，则处于超重状态，具有向上的加速度若电梯向下运动，则t0t1时间内向下加速，t1t2阶段匀速运动，t2t3阶段减速下降，A正确，BD错误，C项t0t1内超重，不符合题意 答案：A,整体法与隔离法,特别提醒： 整体法和隔离法不是相互对立的，一般随着研究对象的转化，往往两种方法交替运用， 若系统内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力.即“先整体求加速度，后隔离求内力”，否则分别隔离求解.,(2009安徽高考卷)在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示设运动员的质量为65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦重力加速度取g10 m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a1 m/s2上升时， 试求：(1)运动员竖直向下拉绳的力 (2)运动员对吊椅的压力,【点拨】 (1)先用整体法求加速度，后用隔离法求运动员与吊椅间的相互作用力 (2)整体法和隔离法的联系点是加速度，即根据整体法和隔离法求得的加速度相同.,解析：解法一：(1)设运动员受到绳向上的拉力为F，由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等，吊椅受到绳的拉力也是F.对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示，则有：2F(m人m椅)g(m人m椅)a， F440 N. 由牛顿第三定律可知运动员竖直向下拉绳的力F440 N.,(2)设吊椅对运动员的支持力为FN，对运动员进行受力分析如图所示，则有： FFNm人gm人a， FN275 N， 由牛顿第三定律，运动员对吊椅的压力也为275 N. 解法二：设运动员和吊椅的质量分别为M和m；运动员竖直向下的拉力为F，对吊椅的压力大小为FN.根据牛顿第三定律，绳对运动员的拉力大小为F，吊椅对运动员的支持力为FN.分别以运动员和吊椅为研究对象，根据牛顿第二定律可得：FFNMgMa FFNmgma 由得F440 N，FN275 N. 答案：(1)440 N (2)275 N,点睛笔记 运用整体法分析问题时，系统内各物体的加速度的大小和方向均应相同,如果系统内各物体的加速度不同或仅大小相同(如通过滑轮连接的物体)，应采用隔离法求解.,2. (2011重庆模拟)质量为M的人站在地面上，用绳通过定滑轮将质量为m的重物从高处放下，如图所示，若重物以加速度a向下降落(ag)，则人对地面的压力大小为( ) A. (mM)gma B. M(ga)ma C. (Mm)gma D. Mgma,解析：以重物m为研究对象，物体受重力mg，绳子拉力F.取加速度a的方向为正方向，由牛顿第二定律，有mgFma，解得拉力Fm(ga)mg 以人为研究对象：人受重力Mg，地面支持力FN，绳子拉力F三个力作用，处于平衡状态，有：FNFMg0 因为FF，所以由得： FN(Mm)gma， 由牛顿第三定律可知，人对地面的压力大小为 FNFN(Mm)gma. 答案：C,临界与极值问题,力学中的临界问题指一种运动形式(或物理过程和物理状态)转变为另一种运动形式(或物理过程和物理状态)时，可能存在一个过渡的转折点，这时物体所处的状态通常称为临界状态，与之相关的物理条件则称为临界条件. 解答临界问题的关键是找出临界条件许多临界问题，题干中常用“恰好”、“最大”、“至少”、“不相撞”、“不脱离”等词语对临界状态给出了明确的暗示，审题时一定要抓住这些特定的词语发掘找出临界条件,一根劲度系数为k，质量不计的轻弹簧，上端固定，下端系一质量为m的物体，有一水平板将物体托住，并使弹簧处于自然长度如图所示现让木板由静止开始以加速度a(ag)匀加速向下移动求经过多长时间木板开始与物体分离,【点拨】,3. (2011德州模拟)如图所示，在光滑水平面上叠放着A、B两物体，已知mA6 kg，mB2 kg，A、B间动摩擦因数0.2，在物体A上系一细线，细线所能承受的最大拉力是20 N，现水平向右拉细线，g取10 m/s2，则 ( ) A. 当拉力F12 N时，A静止不动 B. 当拉力F12 N时，A相对B滑动 C. 当拉力F16 N时，B受A的摩擦力等于4 N D. 无论拉力F多大，A相对B始终静止,对A、B：Fmax(mAmB)amax48 N. 当FFmax48 N时，A、B相对静止. 因为地面光滑，故A错误当F大于12 N而小于48 N时，A相对B静止，B错误 当F16 N时，其加速度a2 m/s2. 对B：Ff4 N，故C正确 因为细线的最大拉力为20 N，所以A、B总是相对静止，D正确. 答案：CD,对一些临界问题，缺乏必要的分析，找不出临界状态，也无法正确判断物体所处的状态,一个质量为0.2 kg的小球用细线吊在倾角53的斜面顶端，如图所示，斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦，当斜面以10 m/s2的加速度向右做加速运动时，绳的拉力为_N，斜面对小球的弹力为_N(g取10 m/s2),【错解】 对物理过程缺乏清醒认识，无法用极限分析法挖掘题目隐含的临界状态及条件，使问题难以切入，误认为绳子仍然与斜面平行,【正解】 当加速度a较小时，小球与斜面体一起运动，此时小球受重力、绳拉力和斜面的支持力作用，绳平行于斜面，当加速度a足够大时，小球将“飞离”斜面，此时小球受重力和绳的拉力作用，绳与水平方向的夹角未知，题目中要求a10 m/s2时绳的拉力及斜面的支持力，必须先求出小球离开斜面的临界加速度a0.(此时小球所受斜面支持力恰好为零)由mgcot ma0，所以a0gcot 7.5 m/s2.因为a10 m/s2a0，所以小球离开斜面FN0，小球受力情况如右图所示，则FTcos ma，FTsin mg.,【答案】 2.83 0,实验四 探究加速度与力、质量的关系,实验目的 1. 学会用控制变量法研究物理规律 2. 验证牛顿运动定律 3. 掌握利用图象处理数据的方法 实验原理 探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系,实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板，小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺.,实验步骤 1. 用天平测出小车和小盘的质量M和M，把数值记录下来. 2. 按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细线系在小车上(即不给小车加牵引力).,3. 平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受重力在斜面方向上的分力平衡. 4. 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点. 打点完成后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码 5. 保持小车及车内砝码的质量不变，在小盘内放入质量为m的砝码，重复步骤4，在小盘内分别放入质量为m，m，m的砝码，再重复步骤4.m，m，m 的数值都要记录在纸带上(或表格内).,6. 在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值. 7. 用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点若这些点在一条直线上， 便证明了加速度与作用力成正比. 8. 保持砝码和小盘的质量不变，在小车上依次加砝码(也需作好记录)，重复上述步骤，用纵坐标表示加速度a, 横坐标表示小车砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点，如果这些点是在一条直线上，就证明加速度与质量成反比.,数据处理 1. 把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中,由以上数据画出它的aF关系图象如图所示. 通过aF关系图象，我们可以得出小车的加速度a与力F成正比.,2. 把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中,注意事项 1. 一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面，使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受的摩擦阻力在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，且要让小车拖着打点的纸带运动 2. 实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力 3. 每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出只有这样小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力 4. 改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车,5. 作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧 6. 作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会减小 7. 提高测量精度 (1)应舍掉纸带上开头比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个起点 (2)可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起，每五个点标出一个计数点，而相邻计数点间的时间间隔为T0.1 s,误差分析 1. 质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差、拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差. 2. 因实验原理不完善造成误差：本实验中用重物的重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于重物的重力)，存在系统误差. 重物质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，重物质量越小于小车的质量，误差就越小. 3. 平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂重物外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等. 实验改进 本实验中可以用气垫导轨来代替长木板，这样就省去了平衡小车摩擦力的麻烦，小车的加速度也可以利用传感器，借助于计算机来处理,在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图甲所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算得出,(1)当M与m的大小关系满足_时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 (2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该做a与_的图象,【解析】 (1)只有M与m满足Mm才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力,(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时，由图象知A的加速度大，故A的拉力F大(或A中盘及盘中砝码的质量大),(2011赣州模拟)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数实验装置如图所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接.,打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz.开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点.,(1) 图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示. 根据图中数据计算的加速度a_(保留三位有效数字). (2)回答下列两个问题： 为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有_(填入所选物理量前的字母)A. 木板的长度lB. 木板的质量m1C. 滑块的质量m2D. 托盘和砝码的总质量m3E. 滑块运动的时间t 测量中所选定的物理量时需要的实验器材是_,(3)滑块与木板间的动摩擦因数_(用所测物理量的字母表示，重力加速度为g). 与真实值相比，测量的动摩擦因数_(填“偏大”或“偏小”)，写出支持你的看法的一个论据：_.,(2)为测量动摩擦因数，需计算压力和摩擦力，压力FNm2g，所以为确定压力需测量滑块质量m2，而摩擦力满足FTFfm2a，又因为m3gFTm3a，所以Ffm3g(m2m3)a，所以确定摩擦力还需测量托盘和砝码的总质量m3，m2、m3需用托盘天平测出，因此还需要的实验器材是托盘天平(带砝码).,【答案】 (1)0.4950.497 m/s2 (2)CD 托盘天平(带砝码) (3)偏大 见解析,(2010高考山东卷)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间,(1)木板的加速度可以用d、t表示为a_；为了减