第4章 运动和力的关系(实验视频)-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册创新导学案（人教版）

通过位移之比测量加速度之比。实验仪器，甲乙两辆相同的小车，两个相同的带有定滑轮的长滑轨、细线、草码、木块、电木刻度尺，将两辆小车放在水平长滑轨上，分别把两滑轨不带定滑轮的一端垫高，补偿阻力的影响。将两小车的前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮，并在下面添加草码。其中甲小车挂两个草码，乙小车挂一个草码。两小车后端各系一条细线，用木块把两条细线同时按压在滑轨上，抬起物体，两小车同时开始运动。按下物体，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车运动的位移，X甲X乙。由于两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，运动时间T相同，根据位移公式，X甲等于2分之1，A加T的平方，X乙等于2分之1A乙T的平方，则它们的位移之比就是加速度之比，即X甲比X乙等于A甲比A乙。我们把以小车作为参考标准，整个实验过程中保持其加速度不变，则甲小车的加速度可以表示为A甲等于X甲与X乙的比值乘A乙保持甲小车中的重物不变，改变它的草码个数，再进行几次实验，并将实验数据填入表格中。因为小车的质量远远大于草码的质量。我们可以将草码的重力近似的看作是小车所受的拉力F以拉力F为横坐标，加速度A为纵坐标，建立直角坐标系，描点连线分析加速度A与拉力F的定量关系。可以看到做出的图像是一条过原点的直线。用托盘天平测量假小车的质量，保持小车所受的拉力一定通过增加假小车上的重物改变它的质量。按刚才操作再进行几次实验，将实验数据填入表格中。以小车质量的倒数M分之一为横坐标，加速度A为纵坐标，建立直角坐标系，描点连线分析加速度与小车质量的定量关系，可以看到做出的图像也是一条过原点的直线。实验结论，在小车质量一定时，加速度大小与拉力成正比。在拉力一定时，加速度大小与小车质量成反比。 电梯中的超重和失重。在电梯里将物体悬挂于力传感器下方，和传感器相连的电脑可以把物体所受拉力随时间的变化显示出来。电梯静止时，物体所受到的拉力等于它的重力，电梯加速上升时，拉力大于重力，即物体对传感器的拉力大于自身的重力，好像物体变重了，我们称为超重现象。受力分析可知，物体合力向上，加速度向上。电梯匀速上升时，拉力等于重力，即物体对传感器的拉力等于自身的重力。受力分析可知，物体合力为零，加速度为零，电梯减速上升时，拉力小于重力，即物体对传感器的拉力小于自身的重力，好像物体变轻了，我们称为失重现象。受力分析可知，物体合力向下，加速度向下，电梯加速下降时拉力小于重力，即物体对传感器的拉力小于自身的重力，好像物体变轻了，我们称为失重现象。受力分析可知，物体合力向下，加速度向下，电梯匀速下降时，拉力等于重力，即物体对传感器的拉力等于自身的重力。受力分析可知，物体合力为零，加速度为零，电梯减速下降时，拉力大于重力，即物体对传感器的拉力大于自身的重力，好像物体变重了，我们称为超重现象。受力分析可知，物体合力向上，加速度向上。观察传感器所获得的曲线可知，当物体加速上升或减速下降时，物体对传感器的拉力大于物体所受的重力，这种现象称为超重现象。当物体减速上升或加速下降时，物体对传感器的拉力小于物体所受的重力，这种现象称为失重现象。 null伽利略在研究物体运动时提出了一个理想实验，用我们的轨道可以模拟这个实验。把一个小球从斜轨上的某个位置释放，小球滚下后上到另一边的斜轨上，到达一定高度后速度为零。我们记下这个位置，理想实验所到达的高度应该与释放高度相同。这个实验中小球到达的高度比释放高度略低一些，我们把右边轨道的倾角变得小一些。再次从左边轨道的原高度释放小球，小球滚下后上到右边的斜轨上，到达第一次释放后达到的高度后，速度为零。这时小球向右走的距离更大一些，我们把右边轨道的倾角变得更小一些。第三次从左边轨道的原高度释放小球，小球滚下后上到右边的斜轨上，到达与前面相同高度后，速度为零。这时小球向右走的距离比第二次要更大一些。可以设想如果把右边的轨道放平。小球永远达不到应该达到的高度，它将一直运动下去。 探究加速度与力质量的关系。实验仪器电目打点计时器小车带有定滑轮的长滑轨、托盘天平、纸袋、砝码砝码、刻度尺，把长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫木，反复移动电幕的位置，使小车在不受牵引时能拖动纸带做匀速运动。将牵引小车的细线绕过定滑轮，并在下面添加草码。接通打点计时器电源，放开小车，关闭电源。打点计时器，在纸带上打下一系列点，取下纸袋，以能够看清的合适的点作为起始点。零每隔0.1秒取一个计数点并标上数字。数出相邻计数点间的时间间隔，用刻度尺量出起点到各个计数点间的距离。计算相邻计数点间的位移，S1、S2、S3。利用前面学过的知识，求出小车运动的加速度，然后把数据填写在表格中。保持小车的质量不变，改变草码个数。再进行几次实验，计算出小车每次运动的加速度，将实验数据填入表格中。因为小车的质量远远大于草码的质量，我们可以将草码的重力近似的看作是小车所受的拉力F。以拉力F为横坐标，加速度A为纵坐标，建立直角坐标系。描点。连线分析加速度A与拉力F的定量关系，可以看到做出的图像是一条过原点的直线。用托盘天平测量小车的质量，保持小车所受的拉力，一定通过增加小车上的重物改变小车质量。按钢材操作，再进行几次实验，对纸带进行分析，计算每次小车的加速度，将实验数据填入表格中。以小车质量的倒数M分之一为横坐标，加速度A为纵坐标，建立直角坐标系描点。连线分析加速度与小车质量的定量关系，可以看到做出的图像也是一条过原点的直线。实验结论，在小车质量一定时，加速度大小与拉力成正比。在拉力一定时，加速度大小与小车质量成反比。