粤教版高中物理必修第一册第四章第二节加速度与力、质量之间的关系课件

第二节加速度与力、质量之间的关系第四章牛顿运动定律

学习任务必备知识·自主预习储备知识点一影响加速度的因素实验思想：控制变量(1)保证滑块____不变，在大小不同的外力(改变小桶中的橡皮泥的质量)作用下，记录同一滑块经过两个光电门的时间，如图所示．质量

提醒

控制变量法是物理学中常用的一种科学方法．

相同外力F质量m

×√×知识点二探究加速度与力、质量的定量关系1．实验装置(如图所示)气垫导轨：减少轨道摩擦．光电门和光电数字计时器：光电数字计时器对时间的记录是非常准确的，如果能测得挡光片的宽度ΔL和挡光片经过光电门的时间Δt，就可以求得挡光片通过光电门的平均速度．如果挡光片很窄，可以认为这个速度就是挡光片通过光电门的____速度．瞬时2．实验原理：实验的基本思想——控制变量法(1)保持研究对象即滑块的____不变，改变钩码的数量，即改变____，探究加速度与所受合外力之间的定量关系．(2)保持滑块的____不变，即钩码数量不变，改变滑块质量，研究加速度与质量之间的定量关系．质量拉力受力

倾斜的直线体验

2．(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． (

)(3)如果加速度与力的图像是一条过原点的倾斜直线，则加速度与力成________．×√正比关键能力·情境探究达成纯电动汽车不排放污染空气的有害气体，具有较好的发展前途．而电动汽车的启动加速始终是一个需要研究的问题．请探究：(1)甲同学说可以减小汽车的质量，能使加速度更大些，你认为对吗？(2)乙同学说可以使电动汽车的动力更强些，也能使加速度更大些，你认为对吗？提示：(1)对．(2)对．考点1影响加速度的因素1．探究加速度与物体所受合外力的关系(1)探究目的验证猜想：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．

(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相同．2．探究加速度与物体质量的关系(1)探究目的验证猜想：小车所受合外力不变时，小车的质量越大，加速度越小；反之，质量越小，加速度越大．(2)探究实验设计①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．

【典例1】在“探究加速度与力、质量的关系”活动中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，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始运动，然后同时停止．(1)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_________(选填“远大于”“远小于”或“等于”)小车的质量．(2)本实验通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________________________________________________________________________________________________________．思路点拨：应使细线平行于水平轨道，以减小误差；使砝码盘和砝码总质量比小车质量小很多，才能近似认为拉小车的力与砝码盘和砝码的总重力相等．细线与轨道平行(或水平)远小于两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等，所以加速度大小之比等于位移大小之比

规律方法

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，研究加速度a与力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．[跟进训练]1．甲、乙两个实验小车，在同样的合外力作用下，甲车产生的加速度是1.5m/s2，乙车产生的加速度是4.5m/s2，甲车的质量m甲和乙车的质量m乙之比为(

)A．1∶3

B．3∶1C．1∶1 D．无法确定√考点2探究加速度与力、质量的定量关系1．实验原理(1)控制变量法①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．②保持滑块所受的合外力不变，改变其质量探究a与M的关系．

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、两光电门之间的距离．(2)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滑块所受拉力大小的近似值F/N滑块通过光电门1的速度v1/(m·s-1)滑块通过光电门2的速度v2/(m·s-1)两光电门间的距离s/m滑块加速度的计算值a/(m·s-2)

(4)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a-F图像，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，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滑块通过光电门1的速度v1/(m·s-1)滑块通过光电门2的速度v2/(m·s-1)两光电门间的距离s/m滑块加速度的计算值a/(m·s-2)

4．实验数据的处理方法——图像法、“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，然后作出图像，如图甲所示，若图像是一条通过原点倾斜的直线，就能说明a与F成正比．甲

乙丙5．实验注意事项(1)气垫导轨是较精密仪器，实验中必须避免导轨受碰撞、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准确性．(4)用图像法处理实验数据，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．【典例2】某实验小组探究“加速度a与物体所受合外力F的关系”，实验装置如图甲所示．小车的质量M(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持____________不变．(2)调整长木板的倾斜角度，以平衡小车受到的摩擦力，在________(选填“挂”或“不挂”)砂桶的情况下，轻推小车，看小车是否做匀速直线运动．(3)若交流电的频率为50Hz，则根据图乙所打纸带的打点记录，小车的加速度a＝________m/s2．(计算结果保留2位小数)不挂1.46(4)从理论上来看a-F图像是过原点的一条直线，本次实验得到的图线却是如图丙所示，其中的原因可能是________．A．实验中木板的倾斜角度过大B．实验中木板的倾斜角度过小C．实验中小车的质量过大D．实验中小车质量发生变化B

规律方法

实验操作和数据处理的注意事项(1)小车质量改变后，无需重新平衡摩擦力．(2)用图像法处理数据的一般方法是先描点，然后用平滑的曲线把所描的点连接起来，连线时不要连成折线．本实验连线时要让直线通过尽量多的点，不在一条直线上的点要均匀分布在直线的两侧．这样做的目的是减小实验中的偶然误差，类似用求平均值的方法来减小误差．[跟进训练]2．用如图甲所示装置做实验，连接小车的细绳与水平木板平行，绳与小车相连处有一力传感器可以测量细绳上的拉力．小车静止时，小车上挡光板与光电门的距离为

x，挡光板宽度为

d(d≪x)，小车由静止释放后挡光板通过光电门的时间为Δt．(1)推导加速度表达式___________(用题目中的物理量表示)．(2)保持小车的质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示．F/N0.200.300.400.50a/(m·s-2)0.100.210.290.40

①根据表中的数据在图乙中拟合出a-F图线．②图线不通过坐标原点，出现这个现象的原因是__________．A．小车的加速度a与拉力F成正比

B．操作过程中没有平衡摩擦

C．不满足所挂重物质量远小于小车质量

B

学习效果·随堂评估自测1．在探究物体的加速度与合外力的关系实验中：某同学用图甲装置：保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂槽码的总重力mg作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a．甲(1)关于实验操作，下列说法正确的是________．A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂槽码，使小车在细线的拉力作用下能匀速下滑C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力A(2)图乙中，出现A的原因_________________________________．图乙中，出现C的原因__________________________________．乙平衡摩擦力过度平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力[解析]

(1)实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，故A正确；平衡摩擦力时，应不挂槽码，使小车拖着纸带能在木板上匀速下滑，故B错误；每次改变小车所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故C错误．(2)题图乙中A，当F＝0时，加速度不为零，可知出现A的原因是平衡摩擦力过度；图中C，当拉力等于一定值时小车才有加速度，则出现C的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力．2．如图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，在图示状态下开始做实验，该同学的装置和操作中的主要错误是(至少写出三个错误)：(1)______________________________________________________．(2)______________________________________________________．(3)____________________________________________________．[解析]

由题图可知，本实验存在以下错误：①长木板右端未垫高以平衡摩擦力(或没有平衡摩擦力)；②错用了直流电源(或应该用交流电)；③牵引小车的细线与长木板不平行；④开始实验时，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)．[答案]

见解析3．某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验．(1)实验时保持小车的质量不变，为了能使钩码所受的重力近似作为小车受到的合力，钩码质量m和小车质量M选取以下哪一组更好________．A．M＝100g，