第4章 第1节 牛顿第一定律&第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系-【一本】高中物理知识大盘点

第四章 运动和力的关系 课 1.通过实验，探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律，能 标 用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。通过实验，认识超重和失重 要 现象。 点 2.知道国际单位制中的力学单位。了解单位制在物理学中的重要意义。 思维导图 原来高度 伽利略理想斜面实验 B 牛顿第 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的 一定律 内容一 力迫使它改变这种状态 物体本身固有的维持原来运动状态不变的属性，与运动状态无关，质 惯性 量是惯性大小的唯一量度 打点计时器 实验：探究 实验方法一控制变量法 定滑轮F小车 加速度与力、 重要的实验操作 ①平衡摩擦力： 质量的关系 2保证m<M 薄木块 数据处理一a-F图像、aM图像 槽码 实验装置图 牛顿第 内容 物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比， 加速度的方向跟作用力的方向相同 力的关系 运动和 二定律 表达式F=ma 基本量与基本单位 一 长度m,时间ts,质量mkg等 力学单 位制 导出量与导出单位一速度u/m·s),力FN等 国际单位制 动力学的两类基本问题 已知运动情况求受力情况加速度是联系力 已知受力情况求运动情况」和运动的桥梁 牛顿运动定 连接体问题 F 律的应用 临界或极值问题 B 应用 光滑 板块模型 板块模型 传送带模型 超重和 超重 一a的方向向上 加速上升或减速下降、：重力不变 失重 失重一a的方向向下 减速上升或加速下降 完全失重 =g且方向向下，由重力所产生的一切物理现象都消失 。050● 必备知识 第1节 牛顿第一定律⑤年1考 国 修第 知识点1对力和运动关系的认识历程 学以致用 册 运动的物体一定受 亚里士 力吗？ 力是维持物体运动的原因此观点是错误的 第四章 分析：运动的物体不一 多德 定受力，但如果物体的 (1)理想实验：如图所示，让小球沿斜面从静止状态开始运 运动状态发生改变，那 动，小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦，小球将到 么物体一定受力。 达原来的高度。如果第二个斜面倾角减小，小球仍将到 运动和力的关系 达原来的高度，但是运动的距离更长。由此可以推断，当 斜面最终变为水平面时，小球要到达原有高度将永远运 伽利略 动下去。 A原来高度C/D F (2)实验结论：如果没有摩擦阻力，运动的物体将保持某个 速度一直运动下去，即力不是维持物体运动的原因 如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速 笛卡儿 度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向 知识点2牛顿第一定律←重多 1.内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作 到学以致用 ①牛顿第一定律是实验 用在它上面的力迫使它改变这种状态。 定律。(X) 2.说明 物体速度的大小或方向发生改变。 ②物体不受力时，将处 (1)牛顿第一定律不是实验直接总结出来的，是牛顿以伽利略 于静止状态或匀速直线 运动状态。（√） 的理想实验为基础，加以科学推理和抽象概括总结出来的。 (2)它揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动状态的原 因，而是改变物体运动状态的原因。 (3)一切物体都具有惯性，即物体具有保持匀速直线运动状态 ◆特别提醒 质量越大，惯性越大。 或静止状态的特性。 装满东西的购物车，推 知识点33惯性 起来更费力。 1.定义：牛顿第一定律表明物体具有保持原来静止状态或匀速 直线运动状态的性质，我们把这个性质叫作惯性。牛顿第 。 定律也叫惯性定律。 。051 2.特点：一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性 知识拓展 3.表现形式：当物体不受外力作用时，惯性体现为物体保持原来的 惯性参考系 运动状态不变；当物体受外力作用时，惯性体现为物体运动状态 如果在一个参考系中， 修第 一个不受力的物体会保 改变的难易程度，即物体的惯性越大，它的运动状态越难改变。 持静止状态或匀速直线 4.决定因素：质量是描述物体惯性的物理量，质量大的物体惯性大。 册 运动状态，这样的参考 第 系叫作惯性参考系。在 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系⑤年4考 研究地面上的物体时， 若以相对于地面做加速 运 运动的物体为参考系， 知识点31 常规实验 重点 和 牛顿第一定律就不成 1.实验过程 的关系 立，这样的参考系叫作 非惯性参考系。 ◆注意事项 (I)保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变 小车所受的拉力，探究加速度α与力F的关系（作出 ①槽码的质量要远小于 a-F图像验证其关系)： 小车的质量。 实验原理 (2)保持小车所受的拉力不变，通过增减小车中的重 物改变小车的质量，探究加速度a与小车质量M的 ②细绳要与板面平行。 关系（作出a图像验证其关系） ③先接通电源，后释放 打点计时器、纸带、 复写纸、小车、一端有定滑 小车。 实验器材 轮的长木板 槽码 细绳、低压交流电源、亭线 ④平衡摩擦力：将长木 天平、刻度尺、薄木块 板的一端垫高，平衡摩 (1)测质量：用天平测出小车的质量M,并记 擦力的影响。 录数据 一◆特别提醒 (2)安装：根据实验装置图安装好实验器材 ①对于实验原理，考查 打点计时器 (3)平衡摩擦力：小车的尾部挂上纸带，纸带 定滑轮F小 穿过打点计时器的限位孔，在长木板无滑轮的 一猫下垫薄木块，反复移动薄木块的位置，直 控制变量法的应用。 至使未挂槽码的小车能拖着纸带做匀速直线运动 ②对于实验操作，考查 薄木块 (4)操作：把小车停在靠近打点计时器处，挂 合外力的测量方法。 槽码 上槽码， 先接通电源，再放开小车，打点计 时器在纸带上打下一串小点，待小车快要运 ③对于数据分析，考查 实验装置图 动到定滑轮处时按住小车，关闭电源，取下 根据表格数据绘制图 实验 纸带并编号 步骤 (⑤)更换：①保持小车的质量M不变，通过改 像，根据纸带数据计算 变槽码的个数改变小车所受的拉力，重复步 瞬时速度、加速度等。 骤(4：②保持槽码的个数不变，通过增加小 车中的重物改变小车的质量M,重复步骤（④ 金 到学以致用 (1纸带数据分析：在纸带上选取计数点；测量，利用 “逐差法”求加速度α。如图甲所示，若有6个数据，则 处理数据时，为什么选 q=(X4+xs+xo)-(xj+x2+xj) 1 9T2 取a图像？ a 数据 X6 甲 理 2)描点作图（如图乙所示）】 ①研究加速度a与力F的关系：作出a-F图像，若该图像 MO 为一条过原点的直线，说明a与F成正比。 M ②研究加速度a与质量M的关系：作出a-图像，若该 分析：若描绘出的a-M 图像为一条过原点的直线，说明a与M成反比 ↑a. 图像为一条曲线，则难 a 以判断a和M之间是 否为反比例关系。 。052● 2.实验误差产生的原因及减小方法 项目 产生原因 减小方法 质量测量不准、计 多次测量求平均值 数点间距测量不准 必修第一册 偶然 (1)准确平衡摩擦力； 小车所受拉力不准 误差 (2)使细绳和纸带平行于木板 第四章 使尽可能多的点落在直线上或均匀 作图不规范 分布在直线两侧，误差较大的点舍去 系统 用槽码的重力代替 使槽码的质量远小于小车的质量 误差 小车所受的拉力 运动和力的关系 3.实验误差分析 当小车质量M一定时，a-F图像如图所示。 ① ⊙ Fo (1)图线①在a轴上的截距为正数，表明F=0时，小车此时的 加速度a=a。,说明平衡摩擦力过度，其加速度是用小车重力 沿斜面向下的分力产生的。 (2)图线②过原点，表明平衡摩擦力合适。当不满足M>m (m为槽码的质量)时图线出现弯曲。 (3)图线③在F轴上的截距为正数，表明小车受到的拉力F 在0~F。范围内时，小车的加速度a=0,说明平衡摩擦力不 够或没有平衡摩擦力。 知识点2拓展创新实验 ◆特别提醒 探究加速度与力、质量 1.利用力传感器测量 的关系时，除常规方法 外，还可以利用气垫导 力传感器纸带接电源 光滑滑轮力传感器打点计时器 轨、力传感器、位移传感 实验 器等器材做实验，实验 装置 长木板 形式虽有区别，但实验 原理都是一样的。 力传感器（可用来测量小车受到的拉力，示数为小车所受 实验 拉力的大小)、小车、打点计时器、纸带、细绳、天平、木板 器材 (一端带有定滑轮)、动滑轮、电源、滑块、槽码 。053● 续表 ◆易混易错 实验 力传感器的示数为拉力大小，改变槽码的质量，探究拉力、 若使用力传感器，则不 需要槽码的质量远小于 原理 小车质量与加速度的关系 必修第一 小车的质量；若使用气 (1)在不挂槽码的情况下，倾斜木板平衡摩擦力； 垫导轨，则不需要平衡 实验 (2)多次改变槽码的质量，释放小车带动纸带运动； 摩擦力。 步骤 (3)记录力传感器的数据； (4)作图像探究加速度与拉力、小车质量的关系 第四章运动和力的关系 2.利用气垫导轨探究 加速度记录器 实验 滑块 遮光片 光电门遮光条 气垫导轨 滑块 装置 h 山槽码 研究 滑块（含遮光片） 滑块（含遮光条）、槽码 对象 (1)利用遮光条（宽度为d)通 过光电门的平均速度代替瞬 时速度，速度。一是： 加 速度 利用加速度记录器测量 (2)滑块由静止释放，做初速 度为0的匀加速直线运动， 有=2aL(L为滑块初始位 置到光电门的距离)，可求出 加速度 滑块在重力沿斜面分力的 作用下做匀加速运动，轨道 ◆重点解读 倾角正弦值为，合外力 槽码所受的重力可看作系统 加速度不是由 外 受到的合外力，即F=mg(m 我们决定的吗？ F=mg中(m为滑块的质 为槽码的总质量) 我想静静。 量，n为垫块个数，h为单个 ⊙ 垫块的高度，1为气垫导轨 F例 两支点间的距离) 1得 不！加速度由我们 决定，你们只是提 供一种计算加速度 第3节 牛顿第二定律5年6考 的方法。 加速度的定义式是a= 知识点1牛顿第二定律←一重点 品，决定式是a= m 1.内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质 量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 。054●