第五章

牛頓運(yùn)動(dòng)定律第2節(jié)科學(xué)探究：加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因2.質(zhì)量越大，慣性越大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難改變牛頓第一定律v

發(fā)生了變化產(chǎn)生了a

產(chǎn)生了a

慣性定律a與物體的合外力F，m有關(guān)

知識(shí)點(diǎn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系日常生活中，我們常見(jiàn)到如圖所示的情境：若幫忙推車(chē)的人越多，推力越大，車(chē)的速度改變就越快；相同推力下，若汽車(chē)是空車(chē)，則比滿(mǎn)載時(shí)速度改變快。可見(jiàn)，汽車(chē)獲得的加速度與其質(zhì)量和所受外力有關(guān)。加速度與力、質(zhì)量有怎樣的關(guān)系呢？控制變量的方法是指在研究和解決問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)影響事物變化規(guī)律的獨(dú)立因素加以人為控制，使其中只有一個(gè)因素按照特定的要求發(fā)生變化，而其他因素保持不變，以利于尋找事物發(fā)展變化的規(guī)律的方法。（1）探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。（2）學(xué)習(xí)用控制變量法探索物理規(guī)律。1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法3.實(shí)驗(yàn)思路：將小車(chē)置于水平木板上，通過(guò)滑輪與砝碼相連。小車(chē)可以在砝碼的牽引下運(yùn)動(dòng)。(1)加速度與力的關(guān)系保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量不同力下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系。(2)加速度與質(zhì)量的關(guān)系保持物體受力不變，測(cè)量不同質(zhì)量下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。補(bǔ)償阻力——在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,反復(fù)移動(dòng)薄木塊的位置,直至小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如何測(cè)量小車(chē)受到的合外力？TfF合=T-f所掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，在此條件下，所掛的重物重力大小便可近似認(rèn)為等于作用于小車(chē)的合外力大小。4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）將小車(chē)置于帶有定滑輪的木板上，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后掛在小車(chē)尾部。（2）用薄墊塊將木板一端墊高，調(diào)整其傾斜程度，直至小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn)分布均勻?yàn)橹?。?）在細(xì)繩一端掛上重物，另一端通過(guò)定滑輪系在小車(chē)前端。注意重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量。（4）將小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，稍后再將小車(chē)由靜止釋放。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再紙帶上打出一系列點(diǎn)，據(jù)此計(jì)算處小車(chē)的加速度。保持小車(chē)質(zhì)量不變，增加重物的質(zhì)量（重物總質(zhì)量仍遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量），重復(fù)實(shí)驗(yàn)，將小車(chē)所受的不同拉力與相應(yīng)計(jì)算出的加速度記錄下來(lái)。（5）保持重物不變，增加或減少小車(chē)上的法碼以改變小車(chē)的質(zhì)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，將小車(chē)的質(zhì)量與相應(yīng)的加速度記錄下來(lái)。5.數(shù)據(jù)分析探究加速度與受力的關(guān)系（m不變）（1）把小車(chē)在不同力作用下產(chǎn)生的加速度填在表中:實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345…拉力F/N加速度a/（m·s-2）例：實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345…拉力F/N0.1460.3020.4280.5920.751加速度a/（m·s-2）0.100.200.300.400.50如何處理數(shù)據(jù)能更直觀的得出結(jié)論？（2）作a-F圖像的方法:以a為縱坐標(biāo)、F為橫坐標(biāo),根據(jù)數(shù)據(jù)作a-F圖像,用曲線擬合測(cè)量點(diǎn),找出規(guī)律,分析a與F的關(guān)系。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5m一定時(shí)，a∝F探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系（F不變）（1）把不同質(zhì)量的小車(chē)(小車(chē)和砝碼)在相同力的作用下產(chǎn)生的加速度填在表中:實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345…質(zhì)量m/kg加速度a/（m·s-2）實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345…質(zhì)量m/kg0.8610.6920.4700.3520.290加速度a/（m·s-2）0.4000.5000.7501.0001.200例：m/kga/m·s-20.20.40.60.81.000.20.40.60.81.01.21/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5（2）根據(jù)數(shù)據(jù)作出a-m圖像

F一定時(shí)，a∝1/m6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.51/m(kg-1)a/m·s-20.20.40.60.81.000.51.01.52.02.5m一定時(shí)，a∝FF一定時(shí)，a∝1/m(1)補(bǔ)償阻力:在補(bǔ)償阻力時(shí),不要把懸掛重物的細(xì)線系在小車(chē)上,即不要給小車(chē)加任何牽引力,且要讓小車(chē)拖著紙帶勻速運(yùn)動(dòng)。7.注意事項(xiàng)(2)不重復(fù)補(bǔ)償阻力:整個(gè)實(shí)驗(yàn)補(bǔ)償阻力后,不管以后是改變槽碼總質(zhì)量還是改變小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量,都不需要重新補(bǔ)償阻力。(4)一先一后一按住:改變拉力和小車(chē)質(zhì)量后,每次開(kāi)始時(shí)小車(chē)應(yīng)盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并應(yīng)先接通電源,再放開(kāi)小車(chē),且應(yīng)在小車(chē)到達(dá)定滑輪前按住小車(chē)。(5)作圖:作圖時(shí),兩坐標(biāo)軸的比例要適當(dāng),要使盡可能多的點(diǎn)落在所作直線上,不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)地分布在所作直線兩側(cè)。離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù),應(yīng)舍去不予考慮。(3)實(shí)驗(yàn)條件:每條紙帶都必須在滿(mǎn)足小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼的總質(zhì)量的條件下打出。只有如此,槽碼的總重力才可視為小車(chē)受到的拉力。a/m·s-2F/N木板傾角過(guò)大，補(bǔ)償摩擦力過(guò)度0或木板傾角過(guò)小，補(bǔ)償摩擦力不足木板沒(méi)有傾斜，未補(bǔ)償摩擦力8.誤差分析1.實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系，下列認(rèn)識(shí)正確的是（）A．F、m和a三個(gè)物理量都有直接測(cè)量的工具B．實(shí)驗(yàn)時(shí)為消除摩擦力對(duì)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的影響，要將木板無(wú)滑輪的一端墊高，直到小車(chē)不掛重物時(shí)也能自己沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)起來(lái)C．實(shí)驗(yàn)時(shí)重物通過(guò)細(xì)繩拉小車(chē)的力要比重物的重力小D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到的F不變時(shí)的a-m圖象是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線C2.在保持小車(chē)質(zhì)量M不變,探究加速度a與合力F的關(guān)系時(shí),把小盤(pán)及砝碼的總重力當(dāng)作小車(chē)所受的合力F,小車(chē)質(zhì)量M和小盤(pán)及砝碼質(zhì)量m分別選取下列四組值。若其他操作都正確,要使所畫(huà)出的a-F圖線較準(zhǔn)確,應(yīng)選用的一組測(cè)量值是

(

)A.M=500g,m分別為50g、70g、100g、125gB.M=500g,m分別為20g、30g、40g、50gC.M=200g,m分別為50g、70g、100g、125gD.M=100g,m分別為30g、40g、50g、60gB3.“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)中保持鉤碼質(zhì)量不變,通過(guò)在小車(chē)中增減重物來(lái)改變小車(chē)質(zhì)量。鉤碼的質(zhì)量為m,小車(chē)的質(zhì)量為M,重力加速度為g。