第四章

牛頓運動定律第二節

加速度與力、質量之間的關系課前篇

預習教材課堂篇

分點突破隨堂練

學以致用課后篇

課時分層訓練課前篇

預習教材一、影響加速度的因素

用如圖所示的裝置也可以定性探究加速度與力、質量之間的關系。

同一滑塊受到的外力越小，滑塊運動得越______，通過兩個光電門的時間越______；受到的外力越大，滑塊運動得越______，通過兩個光電門的時間越______。表明質量一定時,外力越大,加速度越______。

在大小相同的外力作用下，滑塊質量大的，運動得______，通過兩個光電門的時間______；質量小的，運動得______，通過兩個光電門的時間______。表明外力一定時，質量越大，加速度越______。慢長快短大慢長快短小【判斷正誤】1.質量一定的物體受到的合外力越大加速度越大。(

)√2.物體受到不為零的合外力作用，立即產生加速度。(

)√3.物體加速度的方向一定與合外力方向相同。(

)√二、加速度與力、質量之間的定量關系

物體的質量天平

小桶【判斷正誤】1.質量越大的物體，加速度越小。(

)×2.物體的質量與加速度成反比。(

)×3.測量物體的質量可以用彈簧秤。(

)×4.物體受到不為零的合力作用時，它的運動狀態要發生改變。(

)√課堂篇

分點突破知識點一

用氣墊導軌探究加速度與力、質量的關系

（1）

實驗開始前應先調節氣墊導軌下面的螺釘，使氣墊導軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判斷氣墊導軌調節是否水平？______________________________________________________________________________________________________________________________（給出一種判斷方法即可）。在充氣狀態下，取下牽引砝碼，滑行器放在任意位置都不動；或充氣狀態下，取下牽引砝碼，輕推滑行器，數字計時器記錄的兩個時間相等

（3）

該實驗小組記錄和計算了有關數值，如下表所示。50.050.0380.260.0300.33200.1100.100.0270.370.0210.47200.2150.150.0220.450.0170.58200.3200.200.0190.530.0150.66200.4請你根據以上數據完成下面兩個問題。

②

由圖像得到什么結論？[答案]

圖像是過原點的直線，說明在質量一定的情況下，加速度與合外力成正比。規律總結本題是根據初速度、末速度、位移計算加速度。掌握這種利用氣墊導軌裝置進行實驗的方法。跟蹤訓練

D

知識點二

用打點計時器探究加速度與力、質量的關系1.初步了解實驗:實驗裝置

實驗目的①學會用控制變量法探究物理規律②探究加速度與力、質量的關系實驗原理實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木板、小盤、砝碼、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平（帶有一套砝碼）、刻度尺續表2.拉力測量與平衡摩擦力。（1）拉力的測量：當小車質量遠大于小盤及盤中砝碼總質量時，小車所受的拉力可認為等于小盤及盤中砝碼的總重力。（2）平衡摩擦力：為了消除摩擦力對小車的影響，可將木板無滑輪的一端稍微墊高一些，用小車重力的分力來抵消它所受到的摩擦力。方法：讓紙帶穿過打點計時器并連接小車，反復移動薄木板的位置，直到小車不掛重物時能在木板上勻速運動為止。平衡摩擦力后，不管是改變重物的質量還是改變小車的質量，都不需要重新平衡摩擦力。例2

在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中。（1）

本實驗應用的實驗方法是_____（填正確答案標號）。A.控制變量法

B.假設法

C.理想實驗法A[解析]

實驗采用了控制變量法，即先保證物體的質量不變，研究加速度與合力的關系，再保證物體受力不變，研究加速度與質量的關系。（2）

某同學在接通電源進行實驗之前，將實驗器材組裝成如圖所示，請你指出該裝置中的錯誤或不妥之處：__________________________________________________________________________________________________________。打點計時器不應使用干電池，應使用交流電源；實驗中沒有平衡小車所受的摩擦力；小車初始位置離打點計時器太遠[解析]

打點計時器必須使用交流電源，不能使用干電池；為保證細繩對小車的拉力作為小車所受的合外力，實驗前必須平衡摩擦力，該裝置沒有平衡摩擦力；為了在紙帶上打下更多的點，實驗時小車的初始位置離打點計時器不可太遠。規律總結本題是對實驗原理的考查。本實驗采用控制變量法，理解并掌握實驗原理是解題的關鍵。同時要理解并掌握實驗器材的使用方法。跟蹤訓練在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，備有下列器材：A.電火花計時器；B.天平；C.秒表；D.交流電源；E.電池；F.紙帶；G.細繩、砝碼、滑塊（可騎在氣墊導軌上）；H.氣墊導軌（一端帶有定滑輪）；I.毫米刻度尺；J.小型氣泵。（1）

實驗中應選用的器材有____________。

（2）

實驗的研究對象為________________________。騎在氣墊導軌上的滑塊[解析]

騎在氣墊導軌上的滑塊。（3）

本實驗分兩大步驟進行：①

______________________________。

②

_

_____________________________。

知識點三

實驗步驟與數據處理（以打點計時器實驗為例）實驗步驟數據處理保持小車的質量不變，測量物體在不同力的作用下的加速度②將實驗器材安裝好（小車上不系繩），平衡摩擦力④保持小車的質量不變，改變所掛重物的重力，重復步驟③，多做幾次實驗實驗步驟數據處理保持物體所受的力不變，測量不同質量的物體在該力作用下的加速度⑥繼續在小車上加放砝碼，重復步驟⑤，多做幾次實驗⑦在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，標明計數點，測量計數點之間的距離，算出每條紙帶上加速度的值續表

ABD

0.50

次數123451.251.000.800.500.400.4000.5000.6251.0001.2502.502.001.601.000.80

在合外力一定的情況下，小車的加速度與小車的質量成反比[答案]

如圖所示：[解析]

結論：在合外力一定的情況下，小車的加速度與小車的質量成反比。規律總結根據數據作圖時，坐標軸要定位準確，標度也要合適，作出的圖像才能很好地反映物理規律。跟蹤訓練

（1）

步驟③的目的是______________。平衡摩擦力[解析]

步驟③是為了平衡掉小車與長木板、紙帶與打點計時器間的摩擦力，使小車所受的合力等于小盤和砝碼的重力。

遠小于

（3）

步驟⑤和⑥，表明該實驗采用的科學方法是______________?？刂谱兞糠╗解析]

該實驗采用的是控制變量法。易錯誤區易錯點

不會分析圖像導致錯誤

沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠[解析]

沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。

小車及車上砝碼的總質量

隨堂練

學以致用1.在探究加速度與力、質量的關系的實驗中，關于平衡摩擦力的說法正確的是(

)A.“平衡摩擦力”的本質就是使小車受到的摩擦力為零B.“平衡摩擦力”的本質就是使小車所受的重力與小車所受的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”應在小車被砝碼盤拉動的過程中進行D.“平衡摩擦力”是否成功，可由小車拖動的紙帶上的點跡間距是否均勻確定D[解析]

在小車的運動過程中摩擦阻力總是存在的，無法使之為零，A項錯誤；平衡摩擦力的實質就是讓小車重力的一個分力與摩擦力相平衡，B項錯誤；平衡摩擦力時不掛鉤碼，讓小車拖動紙帶自由運動，調整長木板的傾角，直至所打紙帶上的點跡間距均勻為止，C項錯誤，D項正確。

A

B

4.（多選）如圖所示為某些同學根據實驗數據作出的圖像，下列說法正確的是(

)A.形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B.形成圖乙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小C.形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D.形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小AD

0.850.75

①

圖中的直線不過原點的原因是__________________________。平衡摩擦阻力時角度過大[解析]

由圖像可知，當拉力為0時小車的加速度大于0，故直線不過原點的原因是平衡摩擦阻力時角度過大。②

此圖中直線發生彎曲的原因是______________________________________。

課后篇

課時分層訓練【合格考過關練】1.用打點計時器測量加速度，探究加速度與力、質量的關系時，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時，應該讓小車(

)A.掛上小盤，拖上紙帶，打開打點計時器

B.不掛小盤，拖上紙帶，打開打點計時器C.掛上小盤，不拖紙帶

D.不掛小盤，不拖紙帶B[解析]

平衡摩擦力時，應把紙帶所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以應讓小車拖上紙帶，且讓打點計時器處于工作狀態，B項正確。

A.&1&

B.&2&

C.&3&

D.&4&

D

BA.三條傾斜直線所對應的小車及車上砝碼的總質量不同B.直線1所對應的小車及車上砝碼的總質量最大C.直線3所對應的小車及車上砝碼的總質量最大D.由圖像可以看出在質量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比

4.在利用打點計時器和小車來做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，下列說法<zzd>不正確</zzd>的是(

)A.平衡摩擦力時，應將砝碼盤及盤內砝碼通過定滑輪拴在小車上B.連接砝碼盤和小車的細繩應跟長木板保持平行C.平衡摩擦力后，長木板的位置不能移動D.小車釋放前應靠近打點計時器，且應先接通電源再釋放小車A[解析]

本題考查實驗過程中應注意的事項，A項中平衡摩擦力時，不能將砝碼盤及盤內砝碼（或小桶）拴在小車上，A項錯誤；B、C、D項符合正確的操作方法。

A.&5&

B.&6&

C.&7&

D.&8&

D

6.（多選）在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，關于小車所受的合力，下列說法正確的是(

)A.小車所受的合力就是所掛小盤和盤中砝碼的重力B.小車所受的合力的大小等于小盤和砝碼通過細繩對小車施加的拉力C.只有平衡摩擦力之后，小車所受的合力才等于細繩對小車的拉力D.只有平衡摩擦力之后，且當小車的質量遠大于小盤和盤中砝碼的總質量時，小車所受合力的大小才可認為等于小盤和砝碼的重力大小CD

ACD

8.在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，滲透了研究問題的多種科學方法（填“理想實驗法”“圖像法”“平衡摩擦力法”“化曲為直法”“控制變量法”或“近似法”）。（1）

實驗環境的等效法：________________。平衡摩擦力法[解析]

由于小車運動受到摩擦阻力，所以要進行平衡摩擦力，以減小實驗誤差，稱為平衡摩擦力法。（2）

實驗條件設計的科學方法：______________。控制變量法[解析]

在探究加速度、力與質量三者關系時，先保持其中一個量不變，來探究其他兩個量之間的關系，稱為控制變量法。

近似法

（4）

實驗數據處理的科學方法：__________。圖像法[解析]

通過圖像研究實驗的結果，稱為圖像法。

化曲為直法

（1）

該同學漏掉的重要實驗步驟是______________，該步驟應排在_____步驟之后。平衡摩擦力B（2）

在上述步驟中，有錯誤的是_____，應把___________________