第五章

牛頓運動定律第2節科學探究：加速度與力、質量的關系1.力是改變物體運動狀態的原因2.質量越大，慣性越大，物體的運動狀態越難改變牛頓第一定律v

發生了變化產生了a

產生了a

慣性定律a與物體的合外力F，m有關

知識點：探究加速度與力、質量的關系日常生活中，我們常見到如圖所示的情境：若幫忙推車的人越多，推力越大，車的速度改變就越快；相同推力下，若汽車是空車，則比滿載時速度改變快。可見，汽車獲得的加速度與其質量和所受外力有關。加速度與力、質量有怎樣的關系呢？控制變量的方法是指在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規律的獨立因素加以人為控制，使其中只有一個因素按照特定的要求發生變化，而其他因素保持不變，以利于尋找事物發展變化的規律的方法。（1）探究加速度與力、質量的關系。（2）學習用控制變量法探索物理規律。1.實驗目的：2.實驗方法：控制變量法3.實驗思路：將小車置于水平木板上，通過滑輪與砝碼相連。小車可以在砝碼的牽引下運動。(1)加速度與力的關系保持物體的質量不變，測量不同力下的加速度，分析加速度與力的關系。(2)加速度與質量的關系保持物體受力不變，測量不同質量下的加速度，分析加速度與質量的關系。補償阻力——在長木板的不帶定滑輪的一端下面墊上一塊薄木塊,反復移動薄木塊的位置,直至小車在斜面上運動時可以保持勻速運動狀態。如何測量小車受到的合外力？TfF合=T-f所掛重物的質量遠小于小車的質量，在此條件下，所掛的重物重力大小便可近似認為等于作用于小車的合外力大小。4.實驗步驟（1）將小車置于帶有定滑輪的木板上，將紙帶穿過打點計時器后掛在小車尾部。（2）用薄墊塊將木板一端墊高，調整其傾斜程度，直至小車運動時打點計時器在紙帶上打出的點分布均勻為止。（3）在細繩一端掛上重物，另一端通過定滑輪系在小車前端。注意重物質量遠小于小車質量。（4）將小車靠近打點計時器后開啟打點計時器，稍后再將小車由靜止釋放。打點計時器再紙帶上打出一系列點，據此計算處小車的加速度。保持小車質量不變，增加重物的質量（重物總質量仍遠小于小車質量），重復實驗，將小車所受的不同拉力與相應計算出的加速度記錄下來。（5）保持重物不變，增加或減少小車上的法碼以改變小車的質量，重復實驗，將小車的質量與相應的加速度記錄下來。5.數據分析探究加速度與受力的關系（m不變）（1）把小車在不同力作用下產生的加速度填在表中:實驗序號12345…拉力F/N加速度a/（m·s-2）例：實驗序號12345…拉力F/N0.1460.3020.4280.5920.751加速度a/（m·s-2）0.100.200.300.400.50如何處理數據能更直觀的得出結論？（2）作a-F圖像的方法:以a為縱坐標、F為橫坐標,根據數據作a-F圖像,用曲線擬合測量點,找出規律,分析a與F的關系。F/Na/m·s-20.150.300.450.600.7500.10.20.30.40.5m一定時，a∝F探究加速度與質量的關系（F不變）（1）把不同質量的小車(小車和砝碼)在相同力的作用下產生的加速度填在表中:實驗序號12345…質量m/kg加速度a/（m·s-2）實驗序號12345…質量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）根據數據作出a-m圖像

F一定時，a∝1/m6.實驗結論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，a∝FF一定時，a∝1/m(1)補償阻力:在補償阻力時,不要把懸掛重物的細線系在小車上,即不要給小車加任何牽引力,且要讓小車拖著紙帶勻速運動。7.注意事項(2)不重復補償阻力:整個實驗補償阻力后,不管以后是改變槽碼總質量還是改變小車和砝碼的總質量,都不需要重新補償阻力。(4)一先一后一按住:改變拉力和小車質量后,每次開始時小車應盡量靠近打點計時器,并應先接通電源,再放開小車,且應在小車到達定滑輪前按住小車。(5)作圖:作圖時,兩坐標軸的比例要適當,要使盡可能多的點落在所作直線上,不在直線上的點應盡可能對稱地分布在所作直線兩側。離直線較遠的點是錯誤數據,應舍去不予考慮。(3)實驗條件:每條紙帶都必須在滿足小車的質量遠大于槽碼的總質量的條件下打出。只有如此,槽碼的總重力才可視為小車受到的拉力。a/m·s-2F/N木板傾角過大，補償摩擦力過度0或木板傾角過小，補償摩擦力不足木板沒有傾斜，未補償摩擦力8.誤差分析1.實驗探究加速度與力、質量的定量關系，下列認識正確的是（）A．F、m和a三個物理量都有直接測量的工具B．實驗時為消除摩擦力對小車運動的影響，要將木板無滑輪的一端墊高，直到小車不掛重物時也能自己沿長木板運動起來C．實驗時重物通過細繩拉小車的力要比重物的重力小D．根據實驗數據，得到的F不變時的a-m圖象是過原點的傾斜直線C2.在保持小車質量M不變,探究加速度a與合力F的關系時,把小盤及砝碼的總重力當作小車所受的合力F,小車質量M和小盤及砝碼質量m分別選取下列四組值。若其他操作都正確,要使所畫出的a-F圖線較準確,應選用的一組測量值是

(

)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、質量關系”的實驗裝置及數字化信息系統如圖甲所示。實驗中保持鉤碼質量不變,通過在小車中增減重物來改變小車質量。鉤碼的質量為m,小車的質量為M,重力加速度為g。