(讲义)第4章 第2节 加速度与力、质量之间的关系-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(粤教版2019)

第二节　加速度与力、质量之间的关系 1．体会本实验思路的合理性，并尝试设计其他可行性实验方案． 2．分析本实验所需测量的物理量，同时培养亲自动手操作的能力． 3．经历用图像处理实验数据的过程，从图像中发现物理规律，培养收集信息、处理数据的能力． 4．学会用控制变量法探究物理规律． 知识点一　影响加速度的因素 1．加速度的测量 (1)在实验中加速度不能直接测量，可以通过直接测量时间和位移间接地测量加速度． (2)由静止开始做匀变速直线运动的物体，位移s＝at2，测出位移s和时间t，则它的加速度a＝． 2．加速度与物体的受力和质量之间的关系 (1)在确定加速度与物体的受力情况、物体的质量之间的关系时，我们一般采用控制变量法，即先保持一个量不变，测量另外两个量之间关系的方法． (2)在探究加速度与质量的关系时，要保持物体所受合外力不变，而改变物体的质量． ①设斜面与水平桌面的夹角为θ，小车的质量为M，把小车放在斜面上，忽略小车与斜面间的摩擦，则小车所受合外力大小为Mg_sin_θ，增大小车的质量而保持合外力不变，需要减小夹角θ. ②结论，相同质量的物体，受到的外力越小 ，加速度越小，受到相同外力时，质量越小，加速度越大． 　控制变量法是物理学中常用的一种科学方法． 1．(1)物体所受的合外力越大，物体的加速度一定越大． (　　) (2)物体所受的合外力越大，质量越小，则物体的加速度一定越大． (　　) (3)由a＝知，Δv越大，a越大． (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)× 知识点二　探究加速度与力、质量的定量关系 1．实验装置(如图所示) 气垫导轨：减少轨道摩擦． 光电门：光电门对时间的记录是非常准确的，如果能测得挡光片的宽度ΔL和挡光片经过光电门的时间Δt，就可以求得挡光片通过光电门的平均速度．如果挡光片很窄，可以认为这个速度就是挡光片通过光电门的瞬时速度． 2．实验原理：实验的基本思想——控制变量法 (1)保持研究对象即滑块的质量不变，改变钩码的数量，即改变拉力，探究加速度与所受合外力之间的定量关系． (2)保持滑块的受力不变，即钩码数量不变，改变滑块质量，研究加速度与质量之间的定量关系． 3．实验数据的图像表示 通过对数据的记录和分析，可以得到a-F、a-的图像，在误差允许范围内，a-F、a-图线都是倾斜的直线，说明了加速度与合外力、质量之间的关系． 2．(1)探究加速度与力、质量的关系的实验是通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，归纳出加速度、力、质量三者之间的关系． (　　) (2)探究a、F、m的关系的实验，是通过先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系，再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出a、F、m三者之间的关系． (　　) (3)在“探究加速度与力、质量的定量关系”的实验中，采用的研究方法是________． (4)如果加速度与力的图像是一条过原点的倾斜直线，则加速度与力成________． [答案]　(1)×　(2)√　(3)控制变量法　(4)正比 纯电动汽车不排放污染空气的有害气体，具有较好的发展前途．而电动汽车的启动加速始终是一个需要研究的问题． 请探究： (1)甲同学说可以减小汽车的质量，能使加速度更大些，你认为对吗？ (2)乙同学说可以使电动汽车的动力更强些，也能使加速度更大些，你认为对吗？ 提示：(1)对．　(2)对． 考点1　影响加速度的因素 1．探究加速度与物体所受合外力的关系 (1)探究目的 验证猜想：小车质量保持不变时，小车所受合外力越大，加速度越大；反之合外力越小，加速度越小． (2)探究实验设计 ①如图所示，让小车从斜面上由静止释放； ②记下小车的运动时间t； ③从斜面上读出小车的位移s； ④由a＝可求出小车的加速度； ⑤改变斜面与水平面的夹角，可以改变小车受到的合力大小，重做上面的实验． (3)探究结论 当物体的质量保持不变时，物体受到的合外力逐渐增大，其加速度将逐渐增大；反之，物体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． 2．探究加速度与物体质量的关系 (1)探究目的 验证猜想：小车所受合外力不变时，小车的质量越大，加速度就越小；反之，质量越小，加速度就越大． (2)探究实验设计 ①把小车放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面向上拉小车，使小车保持静止或做匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数． ②将小车从斜面上由静止释放，用秒表记录小车的运动时间并读出小车的位移．由a＝可求出小车的加速度． ③在小车上增加砝码，重复①②实验． (3)探究结论 当物体所受合外力保持不变时，小车的质量越大，其加速度越小，反之则越大． 【典例1】　在“探究加速度与力、质量的关系”活动中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层水平轨道表