《2018粤教版高中物理必修一第4章力与运动第2节~第3节学案含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018粤教版高中物理必修一第4章力与运动第2节~第3节学案含答案（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 1 第二节影响加速度的因素 第三节探究加速度与力、质量的定量关系 学习目标 1.学会用控制变量法研究物理规律.2.掌握定量探究加速度与物体受到的合外力、 物体质量关系的方法.3.了解气垫导轨减小摩擦的原理和光电门及数字计时器在实验中的作 用.4.能作出物体运动的a F、a 1 m图象，并会利用图象发现实验规律 . 一、影响加速度的因素 1.物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系. 2.加速度的测量：加速度不是一个可以直接测量的量，可通过时间、位移等能直接测量的量 去间接地测量加速度.例如，由静止开始做匀变速直线运动的物体，可通过测量时
2、间、位移， 由位移 s 1 2at 2 间接测量加速度a 2s t 2. 3.定性探究影响加速度的因素 (1)实验器材 带有刻度尺的光滑斜面、一辆四轮小车、秒表、弹簧测力计、砝码. (2)实验基本思想 控制变量法 . (3)实验过程 加速度与物体所受合力的关系(保持车的质量不变) 实验设计： 如图 1 所示，将小车从斜面上由静止释放； 图 1 记下小车的运动时间t； 从斜面的刻度尺上读出小车的位移s； 由 a 2s t 2可求出小车的加速度； 改变斜面与水平面的夹角，可以改变小车受到的合外力大小，重复上面的实验步骤. 实验结论： 当物体的质量保持不变时，物体受到的合外力逐渐增大，其加速度将逐渐
3、增大；反之，物体 2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 2 受到的合外力逐渐减小，其加速度也逐渐减小.加速度的方向与合外力的方向相同. 加速度与物体质量的关系(保持小车所受合力不变) 实验设计： 把小车放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面向上拉小车，使小车保持静止状态，记下弹簧测 力计的示数 . 撤去弹簧测力计，将小车从斜面上由静止释放，用秒表记录小车的运动时间t 并读出小车 的位移 s，由 a2s t 2可求出小车的加速度. 在小车上增加砝码，重复、 .重复步骤时， 应调整斜面倾角保持弹簧测力计示数不变. 实验结论： 当物体受到的合外力不变时，物体的质量增大，其加速度减小；反之，物体的质量减
4、小，其 加速度增大 . 二、探究加速度与力、质量的定量关系 1.实验器材 气垫导轨、滑块(包括挡光片 )、橡皮泥、光电门、数字计时器、砝码、天平. 2.实验原理 (1)实验的基本思想 控制变量法 保持滑块的质量不变，改变合外力探究a 与 F 的关系 . 保持滑块所受的合外力不变，改变其质量探究a 与 m 的关系 . (2)三个物理量 滑块的质量、滑块所受的拉力、滑块的加速度. 3.实验过程 (1)实验装置如图2 所示，让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动，记录下滑块通过光电门的 速度、砝码的质量、两光电门间的距离. 图 2 (2)保持滑块质量不变，通过增加(或减少 )砝码的数量来改变拉力的大小.
5、重复实验3次 . 2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 3 (3)将实验结果填入表一，并计算每一次滑块的加速度a. 表一 滑块质量Mkg 砝码的 质量 m/kg 滑块所受拉 力大小的近 似值 F/N 滑块通过光电 门 1 的速度 v1/(m s 1) 滑块通过光 电门 2 的速 度 v2/(m s 1) 两光电门间 的距离 s/m 滑块加速度 的计算值 a/(m s 2 ) (4)用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出滑块运动的aF 图象，从 而得出 a 与 F 的关系 . (5)保持砝码的质量不变，即滑块所受的拉力不变. 在滑块上增加(或减少 )橡皮泥来改变滑块的质量，
6、重复进行几次实验，记下实验数据.将实验 结果填入表二. 表二 拉力 FN 滑块 (含橡 皮泥 )的质 量 M/kg 滑块 (含橡皮 泥)质量的倒 数 1 M/(kg 1) 滑块通过光 电门 1的速 度 v1/(m s 1) 滑块通过光 电门 2 的速 度 v2/(m s 1) 两光电门 间的距离 s/m 滑块加速 度的计算 值 a/(m s 2) (6)用纵坐标表示加速度，横坐标表示 1 M ，画出滑块运动的a 1 M 图象，得出a 与 1 M 的关系，从 而得出 a 与 M 的关系 . (7)实验结论：当M 一定时， a 与 F 成正比；当F 一定时， a 与 M 成反比 . 4.注意事项
7、(1)使用气垫导轨做实验时注意：气垫导轨是较精密的仪器，实验中必须避免导轨受碰撞、摩 擦而变形、损伤，没有给气垫导轨通气时，不准在导轨上强行推动滑块. (2)改变砝码的数量时，要始终保证砝码的总质量远小于滑块的质量. 2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 4 一、实验原理 例 1为了“探究加速度与力、质量的定量关系”，使用如图3 所示的气垫导轨装置进行实 验.其中 G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过光电门G1、G2时，光 束被遮挡的时间 t1、 t2都可以被测量并记录.滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量 为 M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引砝码的质
8、量为m.回答下列问题： 图 3 (1)实验开始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， 如何判定调节是否到位？ (2)若探究加速度与力的关系，应保持的质量不变；若探究加速度与质量的关系，应 保持的质量不变 . (3)若取 M0.4 kg，改变 m 的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是. A.m1 5 g B.m215 g C.m340 g D.m4 400 g (4)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a 的表达式 为：.(用 t1、 t2、D、s 表示 ) 答案(1)见解析 解析(1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，
9、或取下牵引砝码，轻推滑行器，数字 计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间 t 都相等 . (2)滑行器；牵引砝码. (3)本实验只有在满足m? M 的条件下，才可以用牵引砝码的重力近似等于对滑行器的拉力， 所以 D 是不合适的 . (4)由于挡光片通过光电门的时间很短，所以可以认为挡光片通过光电门这段时间内的平均速 度等于瞬时速度， 即有 v1 D t1 ， v2 D t2， 再根据运动学公式 v22v122as 得： a D t2 2 D t1 2 2s . 二、实验数据处理 例 2在“探究加速度与力、质量的定量关系”实验中，某次实验测得如下数据：当 m 一定 时， a 与 F 的关系如表
10、一所示；当F 一定时， a 与 1 m的关系如表二所示 . 2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 5 表一 F/N1.002.003.004.00 a/(m s 2) 1.903.955.857.62 表二 1 m/kg 1 0.520.670.801.00 a/(m s 2) 1.532.102.493.10 (1)在如图 4 所示的相应坐标系中，根据表一、表二所给数据作出图象. 图 4 (2)由图象可以判定：当m 一定时， a 与 F 成；当 F 一定时， a 与 m 成. (3)在研究 a 与 m 的关系时， 作了 a 1 m图象，而没作 am 图象，那么作 a 1 m图象有何优点
11、？ 答案(1)作出图象如图所示 (2)正比反比 (3)am 图象是曲线，难以找出规律；a 1 m图象是直线，容易找出规律 . 实验数据的处理方法 图象法、 “化曲为直 ”法 1.研究加速度a 和力 F 的关系 以加速度a 为纵坐标，力F 为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图5 所示，若 图象是一条通过原点的直线，就能说明a 与 F 成正比 . 2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 6 图 5 2.研究加速度a 与质量 m 的关系 如图 6所示， 因为 am 图象是曲线， 检查 am 图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不 是成反比关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难.若
12、a 和 m 成反比，则a 与 1 m 必成正 比.我们采取 “化曲为直 ”的方法， 以 a 为纵坐标， 以 1 m为横坐标， 作出 a 1 m图象，若 a 1 m图 象是一条过原点的直线，说明a 与 1 m成正比，即 a 与 m 成反比 . 图 6 三、其他实验方法的探究 1.“探究加速度与力、质量的定量关系”实验设计考虑的一个重点是如何保持小车(或滑块 ) 的合外力不变及如何改变合外力大小.为此， 需消除摩擦力的影响，气垫导轨上滑块受到的摩 擦力可以忽略不计，合外力等于绳的拉力；而在不光滑的木板上运动的小车，则需要平衡摩 擦力 . 2.平衡摩擦力的方法：在长木板不带滑轮的一端下面垫一木块，反
13、复移动木块位置，直到轻 推小车在斜面上运动时可保持匀速运动为止(纸带上相邻点间距相等). 3.在平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源；平衡摩擦力后，改变 小车质量后无须再重新平衡摩擦力. 例 3某实验小组利用图7 所示的装置探究加速度与力、质量的定量关系. 图 7 (1)下列做法正确的是(填字母代号 ). A.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 7 B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木 块上 C.实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D.通过增减木块上的砝码改变质量时
14、，不需要重新调节木板倾斜度 (2)图 8 是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象. 图 8 形成图线甲的原因是. 形成图线乙的原因是. 答案(1)AD(2)长木板倾角过大未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 解析(1)实验中细绳要与长木板保持平行，A 项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码 桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上，B 项错误； 实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块， C 项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码质量后不需要再重新平衡摩擦力，D 项正确 . (2)图线甲中F0 时，木块就有了加速度，可见是长木板倾角过大.图线乙中，有了拉力时， 加速度仍为0，说明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够. 例
15、 4两个小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂 一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码(图 9 甲).小车所受的水平拉力F 的大小可以认为等 于砝码 (包括砝码盘 )所受的重力大小.小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图乙 )， 控制两辆小车同时开始运动和结束运动. 图 9 由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，因为sat 2 2 ，即 sa，所以只要测出两小车 位移 s之比就等于测出了它们的加速度a 之比 . 实验结果是：当两小车质量相同时，；当拉力F 相等 时，.实验中用砝码(包括砝码盘 )所受的重力Gmg 的大小作为小 车所受拉力F 的大小，这样
16、做会引起实验误差，为了减小这个误差，G 与小车所受重力Mg 之间需要满足的关系是：. 答案加速度与拉力成正比加速度与质量成反比 G? Mg 解析实验过程中，当两小车质量相同时，砝码(包括砝码盘 )重力越大，相同时间内位移越 2018 粤教版高中物理必修一同步学案讲义 8 大，则加速度越大，进行实验时会发现，加速度与所受拉力成正比；若砝码重力不变，即拉 力不变时，质量越大的小车，相同时间内位移越小，即加速度越小，进行测量分析知，加速 度与质量成反比.如果砝码 (包括砝码盘 )的重力 G 远小于小车的重力Mg 时， G 近似等于拉力 F. 1.控制变量法：当研究多个物理量的变化规律时，为了简便，可设计保持其他物理量不变， 只研究剩余两个变化物理量的关系，这种方法叫做控制变量法.两个相同的小车放在光滑水平 面上， 前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中各放数目不
