学 海 无 涯 物理物理 必修必修 1 人教版人教版 第二课时第二课时 实验 探究加速度与力 质量的关系实验 探究加速度与力 质量的关系 水水 平平 测测 试试 1 在利用打点计时器探究加速度与力 质量关系的实验中 以 在利用打点计时器探究加速度与力 质量关系的实验中 以 下做法正确的是下做法正确的是 A 平衡摩擦力时 应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 平衡摩擦力时 应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B 每次改变小车的质量时 不需要重新平衡摩擦力 每次改变小车的质量时 不需要重新平衡摩擦力 C 实验时 先放开小车 后接通电源 实验时 先放开小车 后接通电源 D 重物的质量远小于小车的质量重物的质量远小于小车的质量 这一条件如不满足 对探这一条件如不满足 对探 究过程也不会产生影响究过程也不会产生影响 解析 解析 平衡摩擦力时 小车不挂重物 故 A 错 实验时应先接 通电源后放开小车 C 错 实验时应满足小车的质量远大于重物的质 量 否则误差很大 D 错 答案 答案 B 2 如果 如果 a 1 m图象是通过原点的一条直线 则说明 图象是通过原点的一条直线 则说明 A 物体的加速度 物体的加速度 a 与质量与质量 m 成正比成正比 B 物体的加速度 物体的加速度 a 与质量与质量 m 成反比成反比 C 物体的质量 物体的质量 m 与加速度与加速度 a 成正比成正比 学 海 无 涯 D 物体的质量 物体的质量 m 与加速度与加速度 a 成反比成反比 解析 解析 a 1 m图象是过原点的一条直线 则 a 与 1 m成正比 加速度 a 与质量 m 成反比 A 项错误 B 项正确 质量是由物体所含物质的 多少决定的 与物体的加速度无关 故 C D 项错误 答案 答案 B 3 双选双选 如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描 绘的绘的 aF 图象 下列说法正确的是图象 下列说法正确的是 A 3 条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同 B 3 条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同 C 直线 直线 1 所对应的小车和砝码的质量最大所对应的小车和砝码的质量最大 D 直线 直线 3 所对应的小车和砝码的质量最大所对应的小车和砝码的质量最大 解析 解析 由图象知 F 相同时 对应的加速度大小 a1 a2 a3 根据 F 相同时 加速度与质量成反比 所以 m1 m2 m3 故 B D 正确 答案 答案 BD 4 如图是某 如图是某同学探究加速度与力 质量的关系时已接通电源正同学探究加速度与力 质量的关系时已接通电源正 学 海 无 涯 要释放纸带时的情况 请你指出该同学的要释放纸带时的情况 请你指出该同学的 5 个差错 个差错 1 电源电源 2 电磁打点计时器位置电磁打点计时器位置 3 滑轮位置滑轮位置 4 小车位置小车位置 5 长木板长木板 解析 解析 探究加速度与力 质量的关系时 电磁打点计时器应使用 低压 6 V 交流电源 且要固定在长木板无滑轮的一端 即应靠右端 释放纸带时小车应靠近打点计时器 连接小车的细线应保持水平 故 应调节滑轮位置使拉线水平 实验时应平衡摩擦力 使小车所受重力 沿斜面方向的分力与小车所受摩擦力平衡 故应垫高长木板右端以平 衡摩擦力 答案 答案 1 应用应用 6 V 交流电源交流电源 2 应靠右端应靠右端 3 应使拉线水平应使拉线水平 4 应靠近打点计时器应靠近打点计时器 5 应垫高右端平衡摩擦力应垫高右端平衡摩擦力 学 海 无 涯 5 在 在 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 的实验中 备有下列器的实验中 备有下列器 材 材 A 电火电火花计时器 花计时器 B 天平 天平 C 秒表 秒表 D 交流电源 交流电源 E 电池 电池 F 纸带 纸带 G 细绳 砝码 滑块细绳 砝码 滑块 可骑在气垫导轨上可骑在气垫导轨上 H 气垫导轨气垫导轨 一端带一端带 定定滑轮滑轮 I 毫米刻度尺 毫米刻度尺 J 小型气泵 小型气泵 1 实验中应选用的器材有实验中应选用的器材有 实验的研究对象是实验的研究对象是 2 本实验分两大步骤进行 本实验分两大步骤进行 解析 解析 根据原理想步骤 根据步骤想器材 本实验的重点是 在 m 一定时 根据在不同力作用下打出的纸 带 求出加速度 F 一定时 根据在不同质量条件下打出的纸带 求 出加速度 故只要明确电火花计时器及气垫导轨的工作条件 则不难 将器材选出 学 海 无 涯 答案 答案 1 A B D F G H I J 骑在气垫导轨上的滑块骑在气垫导轨上的滑块 2 研究研究 a 与与 F 的关系的关系 m 一定一定 研究研究 a 与与 m 的关系的关系 F 一定一定 6 在 在 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 的实验中 采用如图所的实验中 采用如图所 示的实验装置 小车及车中砝码的质量用示的实验装置 小车及车中砝码的质量用 M 表示 盘及盘中砝码的表示 盘及盘中砝码的 质量用质量用 m 表示 小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算表示 小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算 出 出 1 当当 M 与与 m 的的大大小关系满足小关系满足 时 才可以认为绳对小车时 才可以认为绳对小车 的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力 解析 解析 只有 M 与 m 满足 M m 时 才能认为绳对小车的拉力近 似等于盘及盘中砝码的重力 答案 答案 M m 2 一组同一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时 保持盘及盘学在做探究加速度与质量的关系实验时 保持盘及盘 中砝码的质量一定 改变小车及车中砝码的质量 测出相应的加速度 中砝码的质量一定 改变小车及车中砝码的质量 测出相应的加速度 采用图象法处理数据 为了比较容易地检查出加速度采用图象法处理数据 为了比较容易地检查出加速度 a 与质量与质量 M 的的 关系 应该作关系 应该作 a 与与 图象 图象 学 海 无 涯 解析 解析 由于 a 1 M a 1 M图象应是一条过原点的直线 处理数 据时 常作出 a 1 M的图象 答案 答案 1 M 3 如图如图 a 所示为甲同学根据测量数据作出的所示为甲同学根据测量数据作出的 a F 图线 此图线图线 此图线 说明实验存在的问题是说明实验存在的问题是 解析 解析 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 答案 答案 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 4 乙 丙两同学用同一装置做实验 画出了各自得到的乙 丙两同学用同一装置做实验 画出了各自得到的 a F 图图 线 如图线 如图 b 所示 两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同 所示 两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同 解析 解析 小车及车上的砝码的总质量不同时 a F 图象的斜率也 就不同 答案 答案 小车及车上砝码的总质量小车及车上砝码的总质量 学 海 无 涯 素素 能能 提提 高高 7 在做 在做 探究加速度和力 质量的关系探究加速度和力 质量的关系 的实验中 保持小车的实验中 保持小车 和砝码的总质量不变 测得小车的加速度和砝码的总质量不变 测得小车的加速度 a 和拉力和拉力 F 的数据见下表 的数据见下表 F N 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 a m s 2 0 11 0 19 0 29 0 40 0 51 1 根据表中的数据在图的坐标系上作出根据表中的数据在图的坐标系上作出 aF 图象 图象 解析 解析 根据所给数据在所给坐标系中准确描点 作出的 a F 图 象如图所示 答案 答案 见解析见解析 学 海 无 涯 2 图象斜率的物理意义是图象斜率的物理意义是 解析 解析 根据 1 中图象可知 保持小车和砝码的总质量不变 小 车的加速度 a 和拉力 F 成正比 若保持力 F 不变 改变小车和砝码 的总质量 通过实验探究可知小车的加速度 a 与小车和砝码的总质量 成反比 因此可以判断 1 中图象斜率表示小车和砝码总质量的倒数 答案 答案 小车和砝码总质量的倒数小车和砝码总质量的倒数 3 小车和砝码的总质量为小车和砝码的总质量为 kg 解析 解析 由 1 中图象可得 1 M a F 解得 M 1 kg 答案 答案 1 4 图 线图 线 或 延 长 线或 延 长 线 与与F轴 截 距 的 物 理 意 义 是轴 截 距 的 物 理 意 义 是 解析 解析 由 aF 图象可知 当力 F 0 1 N 时 小车开始运动 说明 此时小车受到的阻力为 0 1 N 答案 答案 小车受到的阻力为小车受到的阻力为 0 1 N 8 某同学设计了一个探究加速度 某同学设计了一个探究加速度 a 与物体所受合力与物体所受合力 F 及质量及质量 m 关系的实验 如图甲所示为实验装置简图 关系的实验 如图甲所示为实验装置简图 交流电的频率为交流电的频率为 50 Hz 学 海 无 涯 1 图乙所示为某次实验得到的纸带 根据纸带可求出小车的加图乙所示为某次实验得到的纸带 根据纸带可求出小车的加 速度大小为速度大小为 m s2 2 保持小盘及盘中砝码的质量不变 改变小车质量保持小盘及盘中砝码的质量不变 改变小车质量 m 分别得 分别得 到小车的加速度到小车的加速度 a 与小车质量与小车质量 m 及对应的及对应的 1 m的数据见下表 的数据见下表 a m s 2 1 90 1 72 1 49 1 25 1 00 0 75 0 50 0 30 m kg 0 25 0 29 0 33 0 40 0 50 0 71 1 00 1 67 1 m kg 1 4 00 3 45 3 03 2 50 2 00 1 41 1 00 0 60 请在下图所示的坐标纸请在下图所示的坐标纸中画出中画出 a 1 m的图象 并由图象求出小车的 的图象 并由图象求出小车的 加 速 度加 速 度a与 质 量 的 倒 数与 质 量 的 倒 数 1 m 之 间 的 关 系 式 之 间 的 关 系 式 学 海 无 涯 解析 解析 1 由交流电的频率为 50 Hz 可得 题图乙中两相邻点间的 时间间隔 T 0 02 s 由逐差法得加速度 a x3 x4 x1 x2 4 2T 2 7 21 7 72 6 19 6 70 10 2 16 0 022 m s2 3 19 m s2 2 如图所示 关系式 a 1 2m 答案 答案 见解析见解析 力学的起源力学的起源 力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经 学 海 无 涯 验 人们在建筑 灌溉等劳动中使用杠杆 斜面 汲水等器具 逐渐 积累起对平衡物体受力情况的认识 古希腊的阿基米德对杠杆平衡 物体重心位置 物体在水中受到的浮力等作了系统研究 确定它们的 基本规律 初步奠定了静力学即平衡理论的基础 古代人还从对日 月运行的观察和弓箭 车轮等的使用中 了解 一些简单的运动规律 如匀速的移动和转动 但是对力和运动之间的 关系 只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识 伽利略在实验研究和理论分析的基础上 最早阐明自由落体运动 的规律 提出加速度的概念 牛顿继承和发展前人的研究成果 特别 是开普勒的行星运动三定律 提出物体运动三定律 伽利略 牛顿 奠定了动力学的基础 牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门 科学 此后 力学的研究对象由单个的自由质点 转向受约束的质点和 受约束的质点系 这方面的标志是达朗贝尔提出的达朗贝尔原理 和 拉格朗日建立的分析力学 其后 欧拉又进一步把牛顿运动定律用于 刚体和理想流体的运动方程 这看作是连续介质力学的开端 运动定律和物性定律这两者的结合 促使弹性固体力学基本理论 和黏性流体力学基本理论孪生于世 在这方面做出贡献的有纳维 柯 西 泊松 斯托克斯等人 弹性力学和流体力学基本方程的建立 使 力学逐渐脱离物理学而成为独立学科