第4章 第2节　影响加速度的因素 第3节　探究加速度与力、质量的定量关系

1、.第二节影响加速度的因素第三节探究加速度与力、质量的定量关系学 习 目 标知 识 脉 络1.理解气垫导轨减小摩擦的原理和光电门及数字计时器在实验中的作用2知道加速度大小与力有关，也与质量有关3会用“控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系重点4理解用图象表示加速度与质量、加速度与力之间的关系难点 影 响 加 速 度 的 因 素1加速度的测量1在实验中加速度不能直接测量，可以通过直接测量时间和位移间接地测量加速度2由静止开场做匀变速直线运动的物体，位移sat2，测出位移s和时间t，那么它的加速度a.2加速度与物体的受力和质量之间的关系1在确定加速度与物体的受力情况、物体的质量之间的关系时，我们一

2、般采用控制变量法，即先保持一个量不变，测量另外两个量之间关系的方法2在探究加速度与质量的关系时，要保持物体所受合外力不变，而改变物体的质量设斜面与程度桌面的夹角为，小车的质量为M，把小车放在斜面上，忽略小车与斜面间的摩擦，那么小车所受合外力大小为Mgsin，增大小车的质量而保持合外力不变，需要减小夹角.结论：当物体所受合外力大小保持不变时，物体质量越大，其加速度将越小，反之那么越大1探究加速度与力、质量的关系的实验是通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，归纳出加速度、力、质量三者之间的关系×2探究a、F、m的关系时，可以通过保持F不变，只改变m的研究，就可以得出a、F、m三者

3、之间的关系×3探究a、F、m的关系的实验，是通过先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系，再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出a、F、m三者之间的关系如图4­2­1所示，赛车运动是一项非常刺激的运开工程拥有一辆好的赛车比照赛是非常重要的，尤其是赛车的加速性能消费厂家总是不断地改变车的材料，改进发动机，以追求更优越的加速性能应该从哪些方面入手呢？有什么根据？图4­2­1【提示】应减小赛车质量，改进发动机性能根据是物体的加速度与质量和所受外力有关讨论1：在实验结果中是否一定要强调“合外力？【提示】是，一个物体受几个力的作用，最终是

4、看合外力的效果如何讨论2：加速度是矢量，由实验中得出其方向由什么因素决定？【提示】力是矢量，质量是标量，由实验可得加速度的方向由合外力的方向决定，即与合外力的方向一样1探究加速度与物体所受合外力的关系1探究目的验证猜测：小车质量保持不变时，小车所受合外力越大，加速度越大；反之合外力越小，加速度越小2探究实验设计如图4­2­2所示，让小车从斜面上由静止释放；图4­2­2记下小车的运动时间t；从斜面上读出小车的位移s；由a可求出小车的加速度；改变斜面与程度面的夹角，可以改变小车受到的合力大小，重做上面的实验3探究结论当物体的质量保持不变时，物体受到的合外力逐

5、渐增大，其加速度将逐渐增大；反之，物体受到的合外力逐渐减小，其加速度也逐渐减小加速度的方向与合外力的方向一样2探究加速度与物体质量的关系1探究目的验证猜测：小车所受合外力不变时，小车的质量越大，加速度就越小；反之，质量越小，加速度就越大2探究实验设计把小车放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面向上拉小车，使小车保持静止或做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数将小车从斜面上由静止释放，用秒表记录小车的运动时间并读出小车的位移由a可求出小车的加速度在小车上增加砝码，重复实验3探究结论当物体所受合外力保持不变时，小车的质量越大，其加速度越小，反之那么越大1在“探究物体的加速度与力、质量的关系时，以下说法中正确

6、的选项是A同时测出物体的质量、加速度和力，能容易发现三者之间的关系B保持物体的质量不变，一定要测出加速度的数值，才能找出加速度与力的关系C可以利用物体做自由落体运动来探究加速度与质量的关系D假如加速度与力的图象是一条过原点的倾斜直线，那么加速度与力成正比【解析】判断三个量之间的关系时，应保持一个量不变，来探究另两个量之间的关系，即采取控制变量法，A错；本实验只是探究两个量之间的关系，只要找到二者之间的比例关系即可，不一定要测出加速度的详细数值，B错；自由落体运动加速度恒为g，不随质量而变化，C错【答案】D2在“探究加速度与力、质量的定量关系的实验中，采用的研究方法是A理想实验法B控制变量法C替

7、代法 D类比法【解析】在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的关系，这种方法叫控制变量法应选项B正确【答案】B3在“探究加速度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图4­2­3所示的实验装置图中上下两层程度轨道外表光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开场运动，然后同时停顿图4­2­31在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使_；在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量_小车的质量选填“远大于“远小于或“等于2本实验通

8、过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为_.【解析】1拉小车的程度细线要与轨道平行只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力2对初速度为零的匀加速直线运动，时间一样时，根据sat2，得.【答案】1细线与轨道平行或程度远小于2两小车从静止开场做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等控制变量法加速度的大小既与物体受到的力的大小有关，也与物体的质量有关，研究a与F及物体的质量m间的关系时，质量m与力F不能同时改变，应控制物体的质量m不变研究a与F的关系，控制F不变研究a与m的关系，即采用控制变量法探 究 加 速 度 与 力 、 质

9、量 的 定 量 关 系1实验装置如图4­2­4所示图4­2­4气垫导轨：减少轨道摩擦光电门：光电门对时间的记录是非常准确的，假如能测得挡光片的宽度L和挡光片经过光电门的时间t，就可以求得挡光片通过光电门的平均速度假如挡光片很窄，可以认为这个速度就是挡光片通过光电门的瞬时速度2实验原理：实验的根本思想控制变量法1保持研究对象即滑块的质量不变，改变钩码的数量，即改变拉力，探究加速度与所受合外力之间的定量关系2保持滑块的受力不变，研究加速度与质量之间的定量关系3实验数据的图象表示通过对数据的记录和分析，可以得到a­F、a­的图象，在误差允许

10、范围内，a­F、a­图线都是直线，说明了加速度与合外力、质量之间的关系1物体所受的合外力越大，物体的加速度一定越大×2物体的质量越大，物体的加速度一定越小×3物体所受的合外力越大，质量越小，那么物体的加速度一定越大为什么本实验在处理实验数据时画的是a­图象而不是画a­M图象？【提示】本实验假设画a­M图象，可以得到一条类似于双曲线的曲线，给我们暗示了a­M之间可能存在反比关系，但这样的判断并不够准确因为直线最直观，所以此时，我们必须想方法把曲线转换成直线，也就是作出a­图象，再进展分析讨论1：探究加速度和

11、质量的关系时如何改变物体所受的合外力？【提示】保持滑块质量不变，通过增减砝码的数量来改变拉力的大小，即改变合外力的大小讨论2：作图象时一定要作a­M的图象吗？【提示】作出a­M图象是一条曲线，性质不好判断而作a­图象是过坐标原点的直线，易判a与的关系，故作图象时不一定要作a­M的图象1实验原理1控制变量法保持滑块的质量不变，改变其所受合外力探究a与F的关系保持滑板所受的合外力不变，改变其质量探究a与M的关系2三个物理量的测量方法滑块质量的测量利用天平测出，在滑块上增减橡皮泥可改变滑块的质量拉力的测量在砝码的质量远小于滑块质量的情况下，可以认为砝码的重力近

12、似等于滑块受到的拉力，即Fmg.加速度的测量：在气垫导轨中间选一段间隔 s，在s两端设置两个光电门，分别测出滑块通过s两端的始、末速度v1和v2，那么滑块的加速度为a.2实验器材气垫导轨、滑块包括挡光片、橡皮泥、光电门、数字计时器、砝码、天平3实验与探究1实验装置如图4­2­5所示，让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动，记录下滑块通过光电门的速度、砝码的质量、两光电门间的间隔 图4­2­52保持滑块质量不变，通过增加或减少砝码的数量来改变拉力的大小重复实验3次3将实验结果填入表一，并计算每一次滑块的加速度a.表一滑块质量M_kg砝码的质量m/kg滑块所受拉

13、力大小的近似值F/N滑块通过光电门1的速度v1/m·s滑块通过光电门2的速度v2m·s1两光电门间的间隔 s/m滑块加速度的计算值a/m·s24用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出滑块运动的a­F图象，从而得出a与F的关系5保持砝码的质量不变，即滑块所受的拉力不变，记下滑块通过光电门的速度v1、v2.在滑块上增加或减少橡皮泥来改变滑块的质量，重复进展几次实验，记下实验数据，将实验结果填入表二表二拉力F_N滑块含橡皮泥的质量M/kg滑块含橡皮泥质量的倒数/kg1滑块通过光电门1的速度v1/m·s1滑块通过光电门2的速度v2/m&

14、#183;s1两光电门间的间隔 s/m滑块加速度的计算值a/m·s26用纵坐标表示加速度，横坐标表示，画出滑块运动的a­图象，得出a与的关系，从而得出a与M的关系7实验结论：当M一定时，a与F成正比；当F一定时a与M成反比4实验数据的处理方法图象法、“化曲为直法1研究加速度a和力F的关系以加速度a为纵坐标，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图4­2­6所示，假设图象是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比图4­2­62研究加速度a与质量M的关系如图4­2­7所示，因为a­M图象是曲线，检

15、查a­M图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难假设a和M成反比，那么a与必成正比我们采取“化曲为直的方法，以a为纵坐标，以为横坐标，作出a­图象，假设a­图象是一条直线，说明a与成正比，即a与M成反比图4­2­75实验本卷须知1气垫导轨是较精细仪器，实验中必须防止导轨受碰撞、摩擦而变形、损伤，没有给气垫导轨通气时，不准在导轨上强行推动滑块2实验时滑块的速度不能太大，以免在与导轨两端缓冲弹簧碰撞后跌落而使滑块受损3实验中滑块由静止释放，应防止砝码盘摆动且滑块最好在同一位置处释放，这样便于检查数据的

16、准确性4用图象法处理实验数据，作图时应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点尽可能分布在所作直线的两侧，偏离直线太远的点应舍弃掉4如图4­2­8所示为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的定量关系的实验装置，在图示状态下开场做实验，该同学的装置和操作中的主要错误是至少写出三个错误：图4­2­81_2_3_【解析】由图可知，本实验存在以下错误：长木板右端未垫高以平衡摩擦力或没有平衡摩擦力；错用了直流电源或应该用交流电；牵引小车的细线与板不平行；开场实验时，小车离滑轮太近或小车离打点计时器太远、牵引小车的细线太短；钩码不能满足远小于小车质量的条件，应换用沙桶只说换用桶不给分，必须说明原因才行【答案】见解析5在“探究加速度与力、质量的定量关系的实验中假如测得某一物体m一定时，a与F的关系的有关数据资料如表：a/m·s21.984.065.958.12F/N1.002.003.004.001根据表中数据，画出a­F图象2由a­F图象可以断定：当m一定时，a与F的关系为