高中物理 第四章 力与运动 第三节 探究加速度与力、质量的定量关系学案 粤教版必修1.doc

第3节 探究物体运动与受力的关系班级_姓名_学号_学习目标: 定量分析质量、合力和加速度的关系，简单认识认识牛顿第二定律。学习重点和难点重点：质量、合力和加速度的关系难点：质量、合力和加速度的关系学习过程（一）、加速度与力的定量关系1实验目的：采用变量控制法，保持滑块的质量不变，探究其加速度与所受合力之间的定量关系。2实验与探究（1） 实验过程： 让滑块在砝码拉力作用下做加速运动，记录下滑块通过光电门的速度、砝码的质量m、两光电门间的距离s。 保持滑块质量不变，增加（或减少）祛码的数量来改变拉力的大小，重复实验3次。 用公式计算出滑块的加速度 数据分析：设计实验表格，将滑块质量不变时的实验数据记入表格并进行分析。由数据分析得出的结论：当物体的质量不变时加速度与合力成正比。（2） 重要说明：砝码受到的重力不等于滑块受到的拉力。通过对砝码进行受力分析可知，如果两者相等，砝码所受的合力将为零，下落过程应该是匀速直线运动，这显然与事实不符。加速度越大，即砝码的合力越大，砝码所受拉力与重力相差越大。要将砝码的重力近似看作是滑块所受的拉力，实验过程中物体的加速度应较小，即砝码的质量应远小于滑块的质量。（3） 利用实验数据作出af关系图象得到：当质量一定的时候，af关系图象是过原点的一条直线，说明了在滑块质量不变时，加速度a与合力f成正比。（二）、加速度与质量的定量关系1实验目的：变量控制法，保持滑块受力不变，研究其加速度与质量之间的定量关系。2实验与探究（1） 实验过程： 保持祛码的质量不变，即滑块所受的拉力不变，记下滑块通过光电门的速度、。 在滑块上增加（或减少）橡皮泥来改变滑块的质量，重复进行几次，记下实验数据。 用公式计算出滑块的加速度。 数据分析：设计实验表格，记录实验数据并作出图像，根据图像我们不难发现其是一条经过原点的直线，所有在合外力一定的前提下加速度和物体的质量成反比。例题精析:【例题1】在地面上放置一根竖直弹簧,距弹簧上端正上方某一高度,自由下落一小球,从小球接触弹簧开始,到使弹簧压缩到最短的过程中,关于小球的速度,加速度及合外力的变化,下列说法中正确的是 ( )a.a先变小后变大,v先变大后变小b.a先变大后变小,v先变大后变小c.a始终变小,f始终变小d.a始终变大,f始终变小【解析】对于质量一定的物体，在分析其加速度的变化时，首先要抓住合外力这一关键。对于本题的分析，要弄清小球的合外力经历了gf、g=f、gf三个阶段。这就导致了合外力的大小是先变小后变大，因此加速度的变化情况应先a。至于速度的变化，由于v与a先为同向，后为反向，因此，v先变大后变小。【答案】a【例题2】（07海南）如图2-5所示，一辆汽车a拉着装有集装箱的拖车b，以速度进入向下倾斜的直车道。车道每100m下降2m。为使汽车速度在s=200m的距离内减到v210m/s，驾驶员必须刹车。假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力，且该力的70作用于拖车b，30作用于汽车a。已知a的质量m12000kg，的质量m26000kg。求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力。取重力加速度g=10m/s2。解析：汽车沿倾角斜车作匀减速运动，用a表示加速度的大小，有用表示刹车时的阻力，根据牛顿第二定律有式中设刹车过程中地面作用于汽车的阻力为f,根据题意方向与汽车前进方向相反；用fn表示拖车作用于汽车的力，设其方向与汽车前进方向相同。以汽车为研究对象，由牛顿第二定律有 由式得 由式，代入数据得点拨：本题是的牛顿第二定律的应用题，属于已知运动情况确定受力情况的类型，需要联系运动学公式求出加速度，再求出相应的力。本题在解决过程中也采用了整体法、隔离法的交替运用，考查灵活运用的能力。例题3：一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为。初始时，传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动，经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。解析：根据“传送带上有黑色痕迹”可知，煤块与传送带之间发生了相对滑动，煤块的加速度a小于传送带的加速度a0。根据牛顿第二定律，可得 设经历时间t，传送带由静止开始加速到速度等于v0，煤块则由静止加速到v，有 由于，故，煤块继续受到滑动摩擦力的作用。再经过时间，煤块的速度由v增加到v0，有 此后，煤块与传送带运动速度相同，相对于传送带不再滑动，不再产生新的痕迹。设在煤块的速度从0增加到v0的整个过程中，传送带和煤块移动的距离分别为s0和s，有 传送带上留下的黑色痕迹的长度 由以上各式得 反思：本题取材于生活实际，不仅考查力和运动的关系，而且还考查学生的理解能力、推理能力、综合分析能力、建立理想化模型用来解决实际问题能力，解题的关键是挖掘题中隐含了起始段煤块的加速度小于传送带的加速度，弄清题求传送带上留下的黑色痕迹的长度实为煤块相对于传送带的位移。课堂练习1、一辆汽车恒定的功率牵引下，在平直的公路上由静止出发，在4min的时间里行驶了1800m，在4min末汽车的速度是( )a.等于7.5m/sb.一定小于15m/sc.可能等于15m/sd.可能大于15m/s2、如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为的水平面上做匀减速运动，不计其他外力及空气阻力，则中间一质量为m的土豆a受到其他土豆对它的作用力应是( ) amg b c d3、如图2-21所示，一根轻弹簧竖直直立在水平面上，下端固定。在弹簧正上方有一个物块从高处自由下落到弹簧上端o，将弹簧压缩。当弹簧被压缩了x0时，物块的速度减小到零。从物块和弹簧接触开始到物块速度减小到零过程中，物块的加速度大小a随下降位移大小x变化的图象，可能是图2-22中的（ ）4、如图2-25所示，质量为2m的物块a，与水平地面的摩擦不计，质量为m的物块b与地面的摩擦因数为，在已知水平推力f的作用下，a、b做加速运动，则a和b之间的作用力为（ ）图2-25a b c d5、（双选）同学们在由静止开始向上运动的电梯里，把一测量加速度的小探头固定在一个质量为1 kg的手提包上，到达某一楼层停止，采集数据并分析处理后列出下表：建立物理模型匀加速直线匀速直线匀减速直线时间段（s）2.592.5平均加速度（m/s2）0.4000.40为此同学们在计算机上画出了很多图象，请你根据上表数据和所学知识判断下列图2-20图象（设f为手提拉力，g9.8 m/s2）中正确的是（ ）6、（双选）（08全国卷i）如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是( )a.向右做加速运动b.向右做减速运动c.向左做加速运动d.向左做减速运动7、（双选）物体a、b均静止在同一水平面上，其质量分别为和，与水平面间的动摩擦因数分别为和，现用水平力f分别拉物体a、b，它们的加速度a与拉力f的关系