第14期 牛顿第一定津探究加速度与力、质量的关系-【数理报】新教材2022-2023学年高一物理必修第一册同步学案（教科版2019）

书 （上接第３版） 的合力，实验时又测量出所挂钩码的质量ｍ和滑块的质 量Ｍ，正确操作后，实验得到的加速度ａ随力Ｆ变化的关 系图像可能是 ． ４．（１０分）某同学用如图３甲所示装置验证牛顿第 二定律，小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时 器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动 滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连． （１）下列说法中正确的是 ． Ａ．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 Ｂ．打点计时器应使用工作电压为８Ｖ的交流电源 Ｃ．实验前，把木板的一端抬高，以平衡小车与纸带 受到的阻力 Ｄ．实验条件必须满足钩码与动滑轮的总质量远小 于小车的质量 （２）该同学在实验中得到如图丙所示的一条纸带 的一部分，０、１、２、３、４、５、６是计数点，每相邻两计数点间 还有４个点（图中未标出）．已知打点计时器采用的是频 率为５０Ｈｚ的交流电，计数点间的距离如图所示，根据图 中数据，计数点４的速度ｖＡ＝ ｍ／ｓ，纸带的加速 度ａ＝ ｍ／ｓ２．（计算结果均保留两位有效数字） （３）该同学根据实验数据作出了小车的加速度ａ与 拉力传感器示数Ｆ的关系图像如图乙所示，图像不过原 点的原因是 ． （４）若已知图乙中图线的斜率为 ｋ，则小车的质量 Ｍ ＝ ．（用ｋ表示） ５．（１０分）（２０２２黑龙江哈尔滨市第六中学校期末） 某同学设计了如图４甲所示的装置来探究小车的加速 度与所受合力的关系．将装有力传感器的小车放置于水 平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚好运 动为止，记下传感器的最大示数 Ｆ０并以此表示小车运 动时所受摩擦力的大小．再将小车放回原处并按住，继 续向小桶中加入细砂，记下传感器的示数Ｆ１． （１）打点计时器接通频率为５０Ｈｚ的交流电源，释 放小车，打出如图乙所示的纸带．从比较清晰的点起，每 ５个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，则相 邻两个计数点的时间间隔ｔ＝ ｓ；小车的加速度 ａ＝ ｍ／ｓ２（ａ的计算结果保留两位有效数字）． （２）改变小桶中细砂的重力，多次重复实验，获得 多组数据，记下每一次小车加速运动时的传感器示数 Ｆ２，则小车的合力Ｆ＝ （选填“Ｆ１－Ｆ０”或“Ｆ２ －Ｆ０”）；再描绘小车加速度ａ与合力Ｆ的关系图像．不计 纸带与打点计时器间的摩擦．下列图像中可能正确的是 ． （３）同一次实验中，小车释放前传感器示数Ｆ１与小 车加速运动时传感器示数 Ｆ２的关系是 Ｆ１ Ｆ２（选填“＜”“＝”或“＞”）． 书 １．建立：牛顿第一定律不能用实验直接证明，它是 在可靠的经验事实（如伽利略斜面实验）基础上采用科 学的逻辑推理得出的结论． ２．条件：物体不受外力或所受合力为零．“不受外 力”是理想环境下的条件，“所受合力为零”是实际环境 下的条件． ３．结论：物体总保持匀速直线运动状态或静止 状态． ４．惯性：认识惯性是理解牛顿第一定律的基础，物 体具有保持原来运动状态的性质叫惯性．与物体是否受 力、怎样受力无关，与物体是否运动、怎样运动、所处的 地理位置无关，一切物体都具有惯性． ５．惯性与力的关系：物体的惯性不是力，力可以改 变物体的运动状态，但不能改变物体的惯性，惯性的大 小反应了改变物体运动状态的难易程度．质量是物体惯 性大小的惟一量度，质量越大惯性越大．惯性与力是两 个截然不同的概念． ６．牛顿第一定律的建立具有以下三个重要意义： （１）它揭示了物体的一种性质 ——— 一切物体都具 有惯性．因此，牛顿第一定律又叫作惯性定律． （２）它揭示了力的本质———力是改变物体运动状 态的根本原因，而不是维持物体运动状态的原因，是产 生加速度的原因． （３）它揭示了不受外力或所受合力为零时物体的 运动规律———匀速直线运动或静止状态． 例１．以下各说法中正确的是 （　　） Ａ．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体 的运动规律 Ｂ．不受外力作用时，物体运动保持不变是由于物体 具有惯性 Ｃ．在水平面上滑动的木块最终停下来是由于没有 外力维持它运动的结果 Ｄ．物体运动状态变化时，物体必定受到外力作用 解析：本题考查对牛顿第一定律的认识和对运动和 力关系的认识．牛顿第一定律讲的虽是特殊状态，揭示 的却是任何物体都具有保持原状态这一基本属性的普 遍规律，故Ａ错误；保持原来运动状态是物体本身的惯 性，而改变运动状态必须靠外力，Ｃ项中木块停下来是 摩擦力改变了它的运动状态，故ＢＤ正确，Ｃ错误． 答案：ＢＤ 例２．下列关于惯性的说法，正确的是 （　　） Ａ．高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前 倾倒，说明乘客都具有惯性 Ｂ．短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来， 说明速度越大，惯性越大 Ｃ．《道路交通安全法》中规定：各种小型车辆乘坐 的人必须系好安全带，这是因为系好安全带可以防止因 车的惯性而造成的伤害 Ｄ．把手