第12期 牛顿第一定律 探究加速度与力、质量的关系（答案见下期）-【数理报】2021-2022学年高中物理必修1（教科版）

书 （一）情景引入 “我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自 己看来，我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩，为不时 发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的 一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真 理的海洋，却全然没有发现．”这是伟大的科学家牛顿对 自己一生的总结，牛顿一生成就很多，但牛顿运动定律 是最为我们大家熟知的，也是经典物理学的基础． （二）目标导航 １．知道物体的运动不需要力来维持，理解牛顿第一 定律的内容和意义； ２．知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象． ３．通过实验得出物体加速度与物体质量及其受力 之间的关系； ４．会根据测量结果分别作出ａ－Ｆ图像和ａ－１Ｍ图 像，并对它们进行初步分析； ５．体会在物理研究中如何使用控制变量法． （三）自主学习 自主学疑：亚里士多德认为的第二类运动 ——— 受 迫运动必须靠外力的不断作用才能维持，外力一旦消 失，受迫运动也就停止了，你认为对吗？ 教材研读：牛顿第一定律 １．内容：一切物体总保持 状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止． ２．惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静 止状态的 ． ３．惯性与质量： 是惯性大小的惟一量度， 质量大的物体惯性 ，质量小的物体惯性 ． 交流讨论：力是物体运动的原因还是维持物体运动 的原因． 自主测评：见２版“题以类聚１　牛顿第一定律”． 自主学疑：第一章我们学习了运动学，第二章学习 了力学，这两部分内容可以联系起来吗？ 教材研读：实验：探究加速度与力、质量的关系 ４．实验采用 法：本实验有 Ｆ，Ｍ，ａ三个参 量，研究加速度ａ与Ｆ及Ｍ的关系时．在该实验要求先控 制小车的质量Ｍ不变、讨论ａ与Ｆ的关系，再控制托盘和 重物的质量不变，即Ｆ不变，改变小车的质量 Ｍ，讨论 ａ 与Ｍ的关系． ５．平衡摩擦力：实验中，将木板放有打点计时器的 一端垫高，小车尾部固定一纸带，轻推小车使小车沿木 板向下运动，如果纸带上打出的点间距是 的， 说明纸带的运动是 运动，才表明平衡了摩擦力． ６．平衡摩擦力后．每条纸带必须满足在小车及所加 砝码的质量 托盘和重物的总质量的条件下进 行，只有如此，托盘和重物的总重力才可视为小车受到 的拉力． ７．将实验中得到的数据通过描点作出图像，可以有 效地减小实验误差，确定并排除实验中测得的一些错误 数据． 在探究加速度与力的关系的实验中，以加速度ａ为 纵轴， 为横轴建立坐标系，根据各组数据在坐 标系中描点．如果这些点在一条过原点的直线上，说明ａ 与Ｆ ． 在探究加速度与质量的关系实验中，以加速度 ａ为 纵轴，以 为横轴建立坐标系，根据各组数据在 坐标系中描点，根据图像是不是过原点的直线，就能判 断ａ与Ｍ ． 交流讨论：实验中为什么要平衡摩擦力，如果不平 衡摩擦力对实验有什么影响？ 自主测评：见２版“题以类聚２　探究加速度与力、 质量的关系”． 自主探究：对牛顿第一定律的理解 探究：１６世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在 欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理 论，开启了物理学发展的新纪元．在以下说法中，与亚里 士多德观点相反的是 （　　） Ａ．四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快，这说明， 物体受的力越大，速度就越大 Ｂ．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐 停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的 “自然状态” Ｃ．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较 快 Ｄ．一个物体维持匀速直线运动，不需要外力的作用 思考１：力与物体运动速度有关吗？ 思考２：力是维持物体运动状态的原因吗？ 归纳要点 在理解牛顿第一定律时，注意以下三点： （１）牛顿第一定律不能用实验直接验证，而是通过 伽利略斜面实验等大量事实推理得出的． （２）牛顿第一定律并非牛顿第二定律的特例，而是 不受任何外力的理想化情况． （３）牛顿第一定律揭示了力是改变物体运动状态 的原因，而不是维持物体运动状态的原因 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 殏 殏殏 殏 ． 自主探究答案：Ｄ 书 （上接第３版） ４．（１２分）“用ＤＩＳ研究加速度与力的关系”的实验 装置如图４（ａ）所示，通过改变悬挂的重物，多次测量， 可得小车运动的加速度ａ和所受拉力Ｆ的关系图像，它 们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到 了两条ａ－Ｆ图线，如图（ｂ）所示． （１）图线 是在轨道左侧抬高成为斜面情 况下得到的（选填“①”或“②”）． （２）由（ｂ）图可知滑块和位移传感器发射部分的总 质量Ｍ＝ ｋｇ；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝ （ｇ取１０ｍ／ｓ２）． （３）某同学做该实验时，下列说法正确的是 ． Ａ．重物质量应远小于滑块和位移传感器发射部分 的总质量Ｍ Ｂ．重物的质量可以不必远小于滑块和位移