1、會(huì)計(jì)學(xué)1高一物理探究加速與力以及質(zhì)量關(guān)系高一物理探究加速與力以及質(zhì)量關(guān)系 探究性實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是探究各個(gè)未知量之間的關(guān)系，比如我們?cè)谔骄啃詫?shí)驗(yàn)的本質(zhì)是探究各個(gè)未知量之間的關(guān)系，比如我們?cè)诔踔袝r(shí)探究的電流與電阻、電壓的關(guān)系。由于在研究過(guò)程中所涉及初中時(shí)探究的電流與電阻、電壓的關(guān)系。由于在研究過(guò)程中所涉及的物理量比較多，而這些量又都有可能變化，如果不加限制研究起的物理量比較多，而這些量又都有可能變化，如果不加限制研究起來(lái)非常困難，在這節(jié)課中我們也是探究三個(gè)量來(lái)非常困難，在這節(jié)課中我們也是探究三個(gè)量加速度、力、質(zhì)加速度、力、質(zhì)量之間的關(guān)系，遇到這樣的問(wèn)題，往往采取控制變量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)量之間的關(guān)系，遇到這

2、樣的問(wèn)題，往往采取控制變量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，學(xué)習(xí)過(guò)程中要注意領(lǐng)悟這種方法的優(yōu)點(diǎn)，并體會(huì)物理學(xué)是怎樣把，學(xué)習(xí)過(guò)程中要注意領(lǐng)悟這種方法的優(yōu)點(diǎn)，并體會(huì)物理學(xué)是怎樣把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的。另外在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理問(wèn)題上復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的。另外在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理問(wèn)題上存在哪些問(wèn)題，如何改變這些問(wèn)題使實(shí)驗(yàn)更加成功也是我們關(guān)心的存在哪些問(wèn)題，如何改變這些問(wèn)題使實(shí)驗(yàn)更加成功也是我們關(guān)心的另外的一個(gè)重要的問(wèn)題。另外的一個(gè)重要的問(wèn)題。 我們?cè)跀?shù)學(xué)中知道，一個(gè)量隨另一個(gè)增大而增大，或隨另一個(gè)我們?cè)跀?shù)學(xué)中知道，一個(gè)量隨另一個(gè)增大而增大，或隨另一個(gè)增大而減小的函數(shù)關(guān)系有很多種，那么，物體的加速度與質(zhì)量、力增

3、大而減小的函數(shù)關(guān)系有很多種，那么，物體的加速度與質(zhì)量、力之間究竟是一種什么關(guān)系呢？之間究竟是一種什么關(guān)系呢？第1頁(yè)/共14頁(yè)學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)1 加速度與力的關(guān)系加速度與力的關(guān)系 （2）探究加速度與力的關(guān)系）探究加速度與力的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)思路：保持物體的質(zhì)量實(shí)驗(yàn)思路：保持物體的質(zhì)量m一定，測(cè)量物體在不同力一定，測(cè)量物體在不同力作用作用下的加速度下的加速度a，分析，分析a與與F的關(guān)系。的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。 在圖在圖4-2-1所示坐標(biāo)上，作出所示坐標(biāo)上，作出a-F圖象。圖象。 分析圖像，分析圖像， 若圖象是過(guò)原點(diǎn)的直線，則若圖象是過(guò)原點(diǎn)的

4、直線，則aF 由此得出，在質(zhì)量一定的情況下，加速度跟力成正比。由此得出，在質(zhì)量一定的情況下，加速度跟力成正比。F/Na/(ms-2)圖圖4-2-1 (1)控制變量法控制變量法 在研究物體的加速度與它受的力、它的質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，因?yàn)樯婕霸谘芯课矬w的加速度與它受的力、它的質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，因?yàn)樯婕暗饺齻€(gè)物理量，為了研究問(wèn)題的方便，可采取分別使一個(gè)量不變，而研到三個(gè)物理量，為了研究問(wèn)題的方便，可采取分別使一個(gè)量不變，而研究另外兩個(gè)量之間關(guān)系的方法，這種方法叫做控制變量法。究另外兩個(gè)量之間關(guān)系的方法，這種方法叫做控制變量法。第2頁(yè)/共14頁(yè)學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)2 加速度與質(zhì)量的關(guān)系加速度與質(zhì)量的關(guān)系 （1）保持物體

5、所受的力）保持物體所受的力一定，測(cè)量不同質(zhì)量一定，測(cè)量不同質(zhì)量m的物體在力的物體在力作用下的加速度作用下的加速度a，分析，分析a與與m的關(guān)系。的關(guān)系。 （2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)如下的表格，記錄數(shù)據(jù)。 猜想：猜想：相同，相同，m越大，越大，a越小，是否是越小，是否是“a與與m”成反比或成反比或“a與與m”成反比？成反比？ 從簡(jiǎn)單入手，若從簡(jiǎn)單入手，若a與與m成反比，則成反比，則a與與1/m成正比。所以，建立成正比。所以，建立a-1/m坐標(biāo)系，作坐標(biāo)系，作a-1/m圖象，如圖圖象，如圖4-2-2所示。所示。 分析：若圖象是過(guò)原點(diǎn)的直線，則分析：若圖象是過(guò)

6、原點(diǎn)的直線，則a與與m成反比。成反比。 由圖得，由圖得，a與與1/m成正比，與成正比，與m成反比。成反比。 注意：注意：作圖象時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，作圖象時(shí)，應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的不在直線上的點(diǎn)均勻分布于直線兩側(cè)，偏離太大的點(diǎn)應(yīng)舍棄掉。點(diǎn)應(yīng)舍棄掉。m/kga/(ms-2)圖圖4-2-2第3頁(yè)/共14頁(yè)【例例1】在做在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙的實(shí)驗(yàn)時(shí)，計(jì)算出各紙帶帶 的加速度后，將測(cè)得的反映加速度的加速度后，將測(cè)得的反映加速度a和力和力的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表 中，將測(cè)得的反

7、映加速度中，將測(cè)得的反映加速度a和質(zhì)量和質(zhì)量m的數(shù)據(jù)列在表中。的數(shù)據(jù)列在表中。第4頁(yè)/共14頁(yè) 131/3第5頁(yè)/共14頁(yè)學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)3 制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問(wèn)題制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問(wèn)題 本實(shí)驗(yàn)有三個(gè)需測(cè)量的物理量：本實(shí)驗(yàn)有三個(gè)需測(cè)量的物理量：a、F、m。質(zhì)量可用天平。質(zhì)量可用天平測(cè)量測(cè)量,a與與F如何測(cè)量？如何測(cè)量？第6頁(yè)/共14頁(yè) 怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力怎樣提供和測(cè)量物體所受的恒力 下面是一種方法：下面是一種方法： 如圖如圖4-2-5所示，取兩個(gè)質(zhì)量相同的小車(chē)放在光滑水平面上，所示，取兩個(gè)質(zhì)量相同的小車(chē)放在光滑水平面上，小車(chē)的前端各系上細(xì)繩，繩的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤(pán)，盤(pán)中放有數(shù)目

8、不等的砝碼，使兩個(gè)小車(chē)自靜止開(kāi)始在不同拉力作用下勻加速運(yùn)動(dòng)，小車(chē)所受拉力小車(chē)的前端各系上細(xì)繩，繩的另一端跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤(pán)，盤(pán)中放有數(shù)目不等的砝碼，使兩個(gè)小車(chē)自靜止開(kāi)始在不同拉力作用下勻加速運(yùn)動(dòng)，小車(chē)所受拉力的大的大小可以認(rèn)為等于砝碼和盤(pán)所受重力的大小（保證小車(chē)質(zhì)量比砝碼和盤(pán)質(zhì)量大得多），小車(chē)后端系上細(xì)繩，用一只夾子夾住，以同時(shí)控制兩小車(chē)，使兩車(chē)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止，分別測(cè)出兩小車(chē)的位移小可以認(rèn)為等于砝碼和盤(pán)所受重力的大小（保證小車(chē)質(zhì)量比砝碼和盤(pán)質(zhì)量大得多），小車(chē)后端系上細(xì)繩，用一只夾子夾住，以同時(shí)控制兩小車(chē)，使兩車(chē)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止，分別測(cè)出兩小車(chē)的位移x和受力和受力的大小，據(jù)的大小，據(jù)x

9、=at2/2知道，在時(shí)間知道，在時(shí)間t相同的前提下，相同的前提下，xa，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析知，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析知，xF，可見(jiàn)，質(zhì)量相同的物體，其加速度跟作用在它上面的力成正比，即，可見(jiàn)，質(zhì)量相同的物體，其加速度跟作用在它上面的力成正比，即a1:a2=F1:F2，或者，或者aF。 注意注意：用此方法需要平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)保持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)小車(chē)?yán)垘н\(yùn)動(dòng)受到的摩擦力恰好與小車(chē)所受的重力在斜面方向上的分力平衡。用此方法需要平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木板，反復(fù)移動(dòng)木板的位置，直至小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)保

10、持勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)小車(chē)?yán)垘н\(yùn)動(dòng)受到的摩擦力恰好與小車(chē)所受的重力在斜面方向上的分力平衡。圖圖4-2-54-2-5第7頁(yè)/共14頁(yè)【例例2】某同學(xué)利用小盤(pán)和砝碼牽引小車(chē)的方法，驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)加速度某同學(xué)利用小盤(pán)和砝碼牽引小車(chē)的方法，驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)加速度a 和合外力和合外力的關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖的關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖4-2-6甲、乙所示的甲、乙所示的a-F 圖象，產(chǎn)生甲圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是圖象，產(chǎn)生甲圖象不過(guò)原點(diǎn)的原因是_；產(chǎn)生乙圖；產(chǎn)生乙圖 象不過(guò)原點(diǎn)且彎曲的原象不過(guò)原點(diǎn)且彎曲的原 因是因是_。【解析解析】圖甲中，圖甲中，a0，說(shuō)明小車(chē)重力沿木，說(shuō)明小車(chē)重力沿木板的分力大于摩

11、擦力，原因是木板墊得過(guò)高。圖乙板的分力大于摩擦力，原因是木板墊得過(guò)高。圖乙中，中，a=0，F(xiàn)0，說(shuō)明小車(chē)重力沿木板的分力小于摩，說(shuō)明小車(chē)重力沿木板的分力小于摩擦力，木板傾角過(guò)小；當(dāng)擦力，木板傾角過(guò)小；當(dāng)較大時(shí)，即小盤(pán)和砝碼較大時(shí)，即小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量較大時(shí)，小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的質(zhì)的質(zhì)量較大時(shí)，小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量這一條件得不到滿足，因此圖線成曲線。量這一條件得不到滿足，因此圖線成曲線。木板墊得過(guò)高木板墊得過(guò)高木板傾角過(guò)小，小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量較大木板傾角過(guò)小，小盤(pán)和砝碼的質(zhì)量較大圖圖4-2-6第8頁(yè)/共14頁(yè)學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)4 怎樣有實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論怎樣有實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論 猜想：猜想：a

12、F，a1/m。 若猜想正確，則若猜想正確，則a-F、a-1/m圖象均是過(guò)原點(diǎn)的直線。圖象均是過(guò)原點(diǎn)的直線。 由于實(shí)驗(yàn)誤差的存在：各點(diǎn)不是嚴(yán)格位于一條直線上；由于實(shí)驗(yàn)誤差的存在：各點(diǎn)不是嚴(yán)格位于一條直線上；并且直線并非準(zhǔn)確地過(guò)原點(diǎn)。并且直線并非準(zhǔn)確地過(guò)原點(diǎn)。 若經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，圖象上的點(diǎn)都靠近某直線，而這條直線若經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，圖象上的點(diǎn)都靠近某直線，而這條直線又十分接近原點(diǎn)，那么，實(shí)際的規(guī)律就是又十分接近原點(diǎn)，那么，實(shí)際的規(guī)律就是aF,a1/m。 注意，誤差是一定存在的，在誤差允許的范圍內(nèi)，上注意，誤差是一定存在的，在誤差允許的范圍內(nèi)，上述結(jié)論成立。述結(jié)論成立。第9頁(yè)/共14頁(yè)圖圖4-2-7圖圖4-2

13、-7所示所示。第10頁(yè)/共14頁(yè) 1.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)？ 探究過(guò)程探究過(guò)程 （1）用天平測(cè)出小車(chē)和小盤(pán)（包括其中砝碼）的質(zhì)量分別）用天平測(cè)出小車(chē)和小盤(pán)（包括其中砝碼）的質(zhì)量分別為為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來(lái)。，并把數(shù)值記錄下來(lái)。 （2）按圖所示將實(shí)驗(yàn)器材安裝好（小車(chē)上不系繩）。）按圖所示將實(shí)驗(yàn)器材安裝好（小車(chē)上不系繩）。 （3）把木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，平衡摩擦力。）把木板無(wú)滑輪的一端下面墊一薄木板，平衡摩擦力。 （4）將重物通過(guò)細(xì)繩系在小車(chē)上，接通電源放開(kāi)小車(chē)，用）將重物通過(guò)細(xì)繩系在小車(chē)上，接通電源放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小

14、車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛重物的重力時(shí)所掛重物的重力m0g。 (5)保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變小盤(pán)（包括其中砝碼）的質(zhì)量重復(fù)步驟（保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變小盤(pán)（包括其中砝碼）的質(zhì)量重復(fù)步驟（4）多做幾次實(shí)驗(yàn)，且每次小車(chē)從同一位置釋放。）多做幾次實(shí)驗(yàn)，且每次小車(chē)從同一位置釋放。 （6）保持小車(chē)所受的合外力不變，在小車(chē)上加砝碼，并測(cè)出小車(chē)和放上砝碼后的總質(zhì)量）保持小車(chē)所受的合外力不變，在小車(chē)上加砝碼，并測(cè)出小車(chē)和放上砝碼后的總質(zhì)量M1，接通電源放開(kāi)小車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼。，接通電源放開(kāi)小

15、車(chē)，用紙帶記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼。 （7）繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟（）繼續(xù)在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)步驟（6）多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼。）多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼。 （8）分別用）分別用x=aT2或或a=2x/t2等方法求得加速度等方法求得加速度a，將得到的數(shù)據(jù)填入，將得到的數(shù)據(jù)填入a和和F或或a和和1/m的表格中，利用以上數(shù)據(jù)分別作出的表格中，利用以上數(shù)據(jù)分別作出a-F關(guān)系圖象、關(guān)系圖象、a-1/m關(guān)系圖象以找出關(guān)系圖象以找出a與與F、a與與1/m的關(guān)系。的關(guān)系。第11頁(yè)/共14頁(yè) 2.如何利用逐差法處理紙帶？如何利用逐差法處理紙帶？ 逐差法是處理紙帶類問(wèn)題的基本方法，下面我們就介紹逐逐差法是處理紙帶類問(wèn)題的基本方法，下面我們就介紹逐差法的推導(dǎo)及其應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)。如圖所示，則有差法的推導(dǎo)及其應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)。如圖所示，則有 x4-x1=(x4-x3)+(x3-x2)+(x2-x1)=3aT2 x5-x2=(x5-x4)+(x4-x3)+(x3-x2)=3aT2 x6-x3=(x6-x5)+(x5-x4)+(x4-x3)=3aT2 +得得a=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3) /(3T)2 應(yīng)用式解題時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：應(yīng)用式解題時(shí)要注意以下