【同步导学】高中物理课件 5.2牛顿第二定律课件 沪科必修1

5．2探究加速度与力、质量的关系1．在质量一定的情况下，加速度跟力成______．2．在合外力一定的情况下，加速度跟质量成______．3．控制变量法：是研究多个物理量之间关系的一种

常用方法，可先控制一些量不变，依次研究某一个因

素的影响．在本实验中探究加速度的影响因素，可先

控制______一定，研究加速度与力之间的关系，再保

持合外力一定，研究加速度与______的关系，最后归

纳总结出加速度与力和质量的定量关系．正比反比质量质量一、怎样探究加速度和力的关系●重点解读(1)基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．(2)实验操作：如下图所示，取小车研究(质量一定)，用不同数量的钩码拉小车，打出几条纸带．用测力计测出拉小车的钩码的重力，分析纸带，求出小车运动的加速度．●

难点突破(1)数据的分析：设计一个表格，把同一物体在不同力作用下的加速度填在表中．如下表.实验次数加速度a/m·s－2小车受力F/N123(2)图象分析：由表中数据，作出a－F图象，即在图中，描点连线．若a与F成正比，图中各点应在一条过原点的直线上．二、怎样探究加速度和物体质量的关系●重点解读(1)基本思路：保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．(2)实验操作：见实物图取小车(车上放砝码)研究，在拉力不变的情况下(钩码一定)，改变小车上的砝码个数，打出几条不同的纸带．记录小车及车上的砝码的质量，求出其运动的加速度．●

难点突破(1)数据的分析：设计第二个表格，把质量不同的物体在相同力作用下的加速度填入表中.实验次数加速度a/m·s－2小车质量m/kg123●疑点辨析(1)小车所受拉拉力是否完完全等于所所挂砝码与与盘的重力力？在寻求a与F、m的关系时，，F一定是物体体(研究对象)所受的合外外力，不同同的实验设设计，合外外力的处理理也不尽相相同，若利利用下图做做实验，在在实验中我我们把小盘盘和砝码的的重力作为为小车所受受的合外力力来处理数数据，但是是小盘和砝砝码的重力力实质上是是提供了小小车、小盘盘和砝码三三者的合外外力，小车车所受的合合外力要小小于小盘和和砝码的重重力．只有在小盘盘和砝码的的质量远小小于小车的的质量时，，才能近似似地认为小小车受到的的合外力与与小盘和砝砝码的重力力相等．(2)为何要让木木板合理地地倾斜？如下图甲所所示，放在在不光滑水水平面上的的物体，在在水平拉力力F作用下运动动，物体所所受的合力力不是F，若物体放放在倾角为为θ的斜面上，，恰能匀速速下滑，此此时再加一一个沿斜面面向下的拉拉力F，如图乙所所示，则物物体受到的的合力为F.甲乙如实物图所所示，在水水平木板上上放置一辆辆小车，小小车的前端端系上细绳绳，细绳的的另一端跨跨过定滑轮轮并挂上质质量很小的的重物．小小车的尾部部挂上一条条纸带，纸纸带穿过打打点计时器器．为了消消除摩擦力力对小车的的影响，必必须将木板板无滑轮的的一端稍微微垫高一些些，用重力力的分力来来抵消摩擦擦力，直到到小车不挂挂重物时能能匀速运动动为止．当当挂上重物物时，只要要重物的质质量远小于于小车的质质量，那么么可近似认认为重物所所受的重力力大小等于于小车所受受合外力的的大小．将将小车从某某一位置释释放，小车车在绳子的的拉力作用用下做匀加加速直线运运动．利用用纸带上打打出的点便便可算出小小车的加速速度．●误差分析(1)质量的测量量误差，纸纸带上打点点计时器打打点间隔距距离的测量量误差，拉拉线或纸带带不与木板板平行等都都会造成误误差．(2)因实验原理理不完善造造成误差：：本实验中中用小盘和和砝码的总总重力代替替小车受到到的拉力(实际上小车车受到的拉拉力要小于于小盘和砝砝码的总重重力)，存在系统统误差．小小盘和砝码码的总质量量越接近小小车的质量量，误差就就越大；反反之，小盘盘和砝码的的总质量越越小于小车车的质量，，误差就越越小．(3)平衡摩擦力力不准造成成误差：在在平衡摩擦擦力时，除除了不挂小小盘外，其其他的都跟跟正式实验验一样(比如要挂好好纸带、接接通打点计计时器)，匀速运动动的标志是是打点计时时器打出的的纸带上各各点的距离离相等．(4)提高测量精精度．①应舍掉纸带带上开头比比较密集的的点，在后后边便于测测量的地方方找一个起起点．②可以把每打打五次点的的时间作为为时间单位位，即从开开始点起，，每隔四个个点标出一一个计数点点，则相邻邻计数点间间的时间间间隔为T＝0.1s.a/m·s－21.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(1)根据表中数数据，画出出a－F图象．(2)从图象可以以判定：当当m一定时，a与F成________关系．【解析】若a与F成正比，则则图象是一一条过原点点的直线．．同时因实实验中不可可避免也出出现误差，，研究误差差产生的原原因，从而而减小误差差增大实验验的准确性性，则在误误差范围内内图象是一一条过原点点的直线即即可．连线线时应使直直线过尽可可能多的点点，不在直直线上的点点应大致对对称的分布布在直线两两侧，离直直线较远的的点应视为为错误数据据，不予考考虑．【答案】(1)a－F图象如下图图所示．(2)正比【评析】由已知数据据画出图象象，从而得得出结论是是物理学中中一种常用用的重要方方法．若测得某一一物体受力力F一定时，a与m关系的数据据如下表所所示．a/m·s－22.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.00A．没有平衡衡摩擦力，，且小车质质量较大B．平衡摩擦擦力时，所所垫木块太太高，且砂砂和小桶的的质量较大大C．平衡摩擦擦力时，所所垫木块太太低，且砂砂和小桶的的质量较大大D．平衡摩擦擦力时，所所垫木块太太高，且小小车质量较较大【指点迷津】本实验中将将砂与砂桶桶的重力做做为绳对小小车的拉力力有两个条条件：一是是必须平衡衡好摩擦力力，二是小小车质量应应远大于砂砂和砂桶的的总质量．．【解析】设图线在F轴上的截距距为F0，则当0＜F≤F0时，a＝0，说明摩擦擦力为f＝F0，没有完全全平衡摩擦擦力．当达达到一定程程度后．小小车质量不不变，而砂砂和砂桶质质量增大，，故不再满满足小车质质量远远大大于砂和砂砂桶总质量量的条件，，误差变大大．正确理理解图象含含义是解题题的关键．．求解时，，应从实验验原理和读读懂图象入入手．【答案】C我们通过猜猜想、假设设、分析得得出物体的的加速度与与物体受到到的合外力力以及物体体的质量有有关，那我我们如何研研究三者之之间的关系系呢？我们们就控制其其中一个物物理量保持持不变而研研究另外两两个量之间间的关系．．再综合得得出三者之之间的关系系，研究加加速度与物物体受到的的合外力间间的关系时时，保持物物体的质量量不变；研研究加速度度与物体的的质量间的的关系时，，保持物体体受到的合合外力不变变．从而使使我们的实实验过程变变得简单、、清晰、便便于操作，，并且能够够通过对两两次实验的的分析、综综合，得出出三者之间间的关系．．某研究性学学习小组欲欲探究光滑滑斜面上物物体下滑的的加速度与与物体质量量及斜面倾倾角是否有有关系．实实验室提供供如下器材材：A．表面光滑滑的长木板板(长度L)B．小车；C．质量为m的钩码若干干个；D．方木块(备用于垫木木板)E．米尺；F．秒表．(1)实验过程：：第一步，在在保持斜面面倾角不变变时，探究究加速度与与质量的关关系．实验中，通通过向小车车放入钩码码来改变物物体质量，，只要测出出小车由斜斜面顶端滑滑至底端用用时t，就可以由由公式a＝________求出a，某同学记记录了数据据如下表所所示：根据以上信信息，我们们发现，在在实验误差差范围内质质量改变之之后平均下下滑时间________(填“改变”或“不改变”)，经过分析析得出加速速度和质量量的关系为为________．第二步，在在物体质量量不变时，，探究加速速度与倾角角的关系．．实验中通通过改变方方木块垫放放位置来调调整长木板板倾角，由由于没有量量角器，因因此通过测测出木板顶顶端到水平平面高度h，求出倾角角α的正弦值sinα＝h/L.某同学记录录了高度h和加速度a的对应值如如下表：L(m)1.00h(m)0.100.200.300.400.50sinα＝h/L0.100.200.300.400.50a(m/s2)0.9701.9502.9253.9104.900分析可知，，光滑斜面面上物体下下滑的加速速度与倾角角的关系为为________________________________________________________________________．(2)该探究小组组所采用的的探究方法法是________．【答案】(1)2L/t2；不改变；；无关；a＝gsinα；(2)控制变量法法．1．在“探究加速度度与力、质质量的关系系”的实验中，，下列说法法中正确的的是()A．平衡摩擦擦力时，小小桶应用细细线通过定定滑轮系在在小车上，，但小桶内内不能装砂砂B．实验中无无需始终保保持小车和和砝码的质质量远远大大于砂和小小桶的质量量C．实验中如如用纵坐标标表示加速速度，用横横坐标表示示小车和车车内砝码的的总质量，，描出相应应的点在一一条直线上上时，即可可证明加速速度与质量量成反比D．平衡摩擦擦力时，小小车后面的的纸带必须须连好，因因为运动过过程中纸带带也要受阻阻力【解析】平衡摩擦力力时，不应应挂小桶，，但应带纸纸带运动，，所以A错，D对；实验中中要求始终终保持小车车和砝码的的质量远远远大于砂和和小桶的质质量，所以以B也不正确；；实验中如如用纵坐标标表示加速速度，用横横坐标表示示小车和车车内砝码的的总质量的的倒数，描描出相应的的点在过原原点的同一一条直线上上时，证明明加速度与与质量成反反比，故C项错误．【答案】D2．用斜面、、小车、砂砂桶、砝码码、打点计计时器做“探究加速度度与力、质质量的关系系”的实验中，，得到如图图所示的纸纸带，相邻邻计数点间间的时间间间隔为T，且s1、s2、s3、……、s6已测量出．．(1)请写出计算算加速度的的表达式．．(2)如图(a)所示，为甲甲同学根据据测量数据据画出的a－F图象，则甲甲在实验中中存在的问问题是________．(3)乙、丙同学学用同一装装置实验，，画出了各各自得到的的a－F图象如图(b)所示，说明明两个同学学做实验时时的哪一个个物理量取取值不同？？并比较其其大小．【答案】见解析m/kg0.200.300.400.500.600.80a/(m·s－2)1.190.810.600.490.400.313．下表是某某同学在做做“当外力一定定时加速度度与质量的的关系”实验时得到到的实验数数据，请用用图象处理理这些数据据，并由此此说明加速速度与质量量的关系.【答案】图见解析加加速度与与质量成反反比4．一组同学学研究“运动物体所所受空气阻阻力与其运运动速度关关系”的探究过程程如下：A．有同学认认为：运动动物体所受受空气阻力力可能与其其运动速度度有关B．他们计划划利用一些些“小纸杯”作为研究对对象，用超超声波测距距仪器测量量“小纸杯”在空中直线线下落的下下落距离、、速度随时时间变化的的规律，以以验证假设设C．在相同的的实验条件件下，同学学们首先测测量了单只只“小纸杯”在空中下落落过程中不不同时刻的的下落距离离，将数据据填入下表表中，图(a)是对应的位位移—时间图线．．然后将不不同数量的的“小纸杯”叠放在一起起从空中下下落，分别别测出它们们的速度—时间图线，，如图(b)中图线1、2、3、4、5所示D．同学们对对实验数据据进行分析析、归纳后后，证实了了他们的假假设回答下列提提问：(1)图(a)中的AB段反映了运运动物体在在做________运动，表中中X处的值为________．(2)图(b)中各条图线线具有共同同特点：“小纸杯”在下落开始始阶段做________运动，最后后“