《高中备考指南-物理必修1粤教版》课件-第四章 牛顿运动定律-第二节 加速度与力、质量之间的关系

第四章

牛顿运动定律第二节

加速度与力、质量之间的关系课前篇

预习教材课堂篇

分点突破随堂练

学以致用课后篇

课时分层训练课前篇

预习教材一、影响加速度的因素

用如图所示的装置也可以定性探究加速度与力、质量之间的关系。

同一滑块受到的外力越小，滑块运动得越______，通过两个光电门的时间越______；受到的外力越大，滑块运动得越______，通过两个光电门的时间越______。表明质量一定时,外力越大,加速度越______。

在大小相同的外力作用下，滑块质量大的，运动得______，通过两个光电门的时间______；质量小的，运动得______，通过两个光电门的时间______。表明外力一定时，质量越大，加速度越______。慢长快短大慢长快短小【判断正误】1.质量一定的物体受到的合外力越大加速度越大。(

)√2.物体受到不为零的合外力作用，立即产生加速度。(

)√3.物体加速度的方向一定与合外力方向相同。(

)√二、加速度与力、质量之间的定量关系

物体的质量天平

小桶【判断正误】1.质量越大的物体，加速度越小。(

)×2.物体的质量与加速度成反比。(

)×3.测量物体的质量可以用弹簧秤。(

)×4.物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变。(

)√课堂篇

分点突破知识点一

用气垫导轨探究加速度与力、质量的关系

（1）

实验开始前应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判断气垫导轨调节是否水平？______________________________________________________________________________________________________________________________（给出一种判断方法即可）。在充气状态下，取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动；或充气状态下，取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录的两个时间相等

（3）

该实验小组记录和计算了有关数值，如下表所示。50.050.0380.260.0300.33200.1100.100.0270.370.0210.47200.2150.150.0220.450.0170.58200.3200.200.0190.530.0150.66200.4请你根据以上数据完成下面两个问题。

②

由图像得到什么结论？[答案]

图像是过原点的直线，说明在质量一定的情况下，加速度与合外力成正比。规律总结本题是根据初速度、末速度、位移计算加速度。掌握这种利用气垫导轨装置进行实验的方法。跟踪训练

D

知识点二

用打点计时器探究加速度与力、质量的关系1.初步了解实验:实验装置

实验目的①学会用控制变量法探究物理规律②探究加速度与力、质量的关系实验原理实验器材打点计时器、纸带、复写纸、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）、刻度尺续表2.拉力测量与平衡摩擦力。（1）拉力的测量：当小车质量远大于小盘及盘中砝码总质量时，小车所受的拉力可认为等于小盘及盘中砝码的总重力。（2）平衡摩擦力：为了消除摩擦力对小车的影响，可将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用小车重力的分力来抵消它所受到的摩擦力。方法：让纸带穿过打点计时器并连接小车，反复移动薄木板的位置，直到小车不挂重物时能在木板上匀速运动为止。平衡摩擦力后，不管是改变重物的质量还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力。例2

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中。（1）

本实验应用的实验方法是_____（填正确答案标号）。A.控制变量法

B.假设法

C.理想实验法A[解析]

实验采用了控制变量法，即先保证物体的质量不变，研究加速度与合力的关系，再保证物体受力不变，研究加速度与质量的关系。（2）

某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装成如图所示，请你指出该装置中的错误或不妥之处：__________________________________________________________________________________________________________。打点计时器不应使用干电池，应使用交流电源；实验中没有平衡小车所受的摩擦力；小车初始位置离打点计时器太远[解析]

打点计时器必须使用交流电源，不能使用干电池；为保证细绳对小车的拉力作为小车所受的合外力，实验前必须平衡摩擦力，该装置没有平衡摩擦力；为了在纸带上打下更多的点，实验时小车的初始位置离打点计时器不可太远。规律总结本题是对实验原理的考查。本实验采用控制变量法，理解并掌握实验原理是解题的关键。同时要理解并掌握实验器材的使用方法。跟踪训练在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：A.电火花计时器；B.天平；C.秒表；D.交流电源；E.电池；F.纸带；G.细绳、砝码、滑块（可骑在气垫导轨上）；H.气垫导轨（一端带有定滑轮）；I.毫米刻度尺；J.小型气泵。（1）

实验中应选用的器材有____________。

（2）

实验的研究对象为________________________。骑在气垫导轨上的滑块[解析]

骑在气垫导轨上的滑块。（3）

本实验分两大步骤进行：①

______________________________。

②

_

_____________________________。

知识点三

实验步骤与数据处理（以打点计时器实验为例）实验步骤数据处理保持小车的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度②将实验器材安装好（小车上不系绳），平衡摩擦力④保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤③，多做几次实验实验步骤数据处理保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度⑥继续在小车上加放砝码，重复步骤⑤，多做几次实验⑦在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点之间的距离，算出每条纸带上加速度的值续表

ABD

0.50

次数123451.251.000.800.500.400.4000.5000.6251.0001.2502.502.001.601.000.80

在合外力一定的情况下，小车的加速度与小车的质量成反比[答案]

如图所示：[解析]

结论：在合外力一定的情况下，小车的加速度与小车的质量成反比。规律总结根据数据作图时，坐标轴要定位准确，标度也要合适，作出的图像才能很好地反映物理规律。跟踪训练

（1）

步骤③的目的是______________。平衡摩擦力[解析]

步骤③是为了平衡掉小车与长木板、纸带与打点计时器间的摩擦力，使小车所受的合力等于小盘和砝码的重力。

远小于

（3）

步骤⑤和⑥，表明该实验采用的科学方法是______________。控制变量法[解析]

该实验采用的是控制变量法。易错误区易错点

不会分析图像导致错误

没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够[解析]

没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。

小车及车上砝码的总质量

随堂练

学以致用1.在探究加速度与力、质量的关系的实验中，关于平衡摩擦力的说法正确的是(

)A.“平衡摩擦力”的本质就是使小车受到的摩擦力为零B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力与小车所受的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”应在小车被砝码盘拉动的过程中进行D.“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动的纸带上的点迹间距是否均匀确定D[解析]

在小车的运动过程中摩擦阻力总是存在的，无法使之为零，A项错误；平衡摩擦力的实质就是让小车重力的一个分力与摩擦力相平衡，B项错误；平衡摩擦力时不挂钩码，让小车拖动纸带自由运动，调整长木板的倾角，直至所打纸带上的点迹间距均匀为止，C项错误，D项正确。

A

B

4.（多选）如图所示为某些同学根据实验数据作出的图像，下列说法正确的是(

)A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小AD

0.850.75

①

图中的直线不过原点的原因是__________________________。平衡摩擦阻力时角度过大[解析]

由图像可知，当拉力为0时小车的加速度大于0，故直线不过原点的原因是平衡摩擦阻力时角度过大。②

此图中直线发生弯曲的原因是______________________________________。

课后篇

课时分层训练【合格考过关练】1.用打点计时器测量加速度，探究加速度与力、质量的关系时，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，应该让小车(

)A.挂上小盘，拖上纸带，打开打点计时器

B.不挂小盘，拖上纸带，打开打点计时器C.挂上小盘，不拖纸带

D.不挂小盘，不拖纸带B[解析]

平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态，B项正确。

A.&1&

B.&2&

C.&3&

D.&4&

D

BA.三条倾斜直线所对应的小车及车上砝码的总质量不同B.直线1所对应的小车及车上砝码的总质量最大C.直线3所对应的小车及车上砝码的总质量最大D.由图像可以看出在质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比

4.在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法<zzd>不正确</zzd>的是(

)A.平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C.平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D.小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车A[解析]

本题考查实验过程中应注意的事项，A项中平衡摩擦力时，不能将砝码盘及盘内砝码（或小桶）拴在小车上，A项错误；B、C、D项符合正确的操作方法。

A.&5&

B.&6&

C.&7&

D.&8&

D

6.（多选）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于小车所受的合力，下列说法正确的是(

)A.小车所受的合力就是所挂小盘和盘中砝码的重力B.小车所受的合力的大小等于小盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力C.只有平衡摩擦力之后，小车所受的合力才等于细绳对小车的拉力D.只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量远大于小盘和盘中砝码的总质量时，小车所受合力的大小才可认为等于小盘和砝码的重力大小CD

ACD

8.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法（填“理想实验法”“图像法”“平衡摩擦力法”“化曲为直法”“控制变量法”或“近似法”）。（1）

实验环境的等效法：________________。平衡摩擦力法[解析]

由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法。（2）

实验条件设计的科学方法：______________。控制变量法[解析]

在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法。

近似法

（4）

实验数据处理的科学方法：__________。图像法[解析]

通过图像研究实验的结果，称为图像法。

化曲为直法

（1）

该同学漏掉的重要实验步骤是______________，该步骤应排在_____步骤之后。平衡摩擦力B（2）

在上述步骤中，有错误的是_____，应把___________________