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1、控制控制变变量量 质质量量 加速度加速度 加速度加速度 力力 描点描点 过过原点的直原点的直线线上上 质质量量 加速度加速度 加速度加速度 质质量量 a与与m2成反比成反比 相同相同 a与与m成反比成反比 过过原点的直原点的直线线 所受合外力的大小所受合外力的大小 质质量量 合外力合外力 合力合力 牛牛顿顿 国国际际 基本基本问题问题 基本量基本量 物理公式物理公式 基本基本单单位位 导导出出单单位位 质质量量 时间时间 长长度度 米米 千克千克 秒秒 质质量量 时间时间 长长度度 电电流流 热热力学温度力学温度 物物质质的量的量 发发光光强强度度 千克千克 秒秒 米米 安培安培 开开尔尔文文
2、 摩摩尔尔 坎德拉坎德拉 一、探究加速度与力、质量的关系一、探究加速度与力、质量的关系1实验目的实验目的(1)学会用控制学会用控制变变量法研究物理量法研究物理规规律律(2)探究加速度与力、探究加速度与力、质质量的关系量的关系(3)掌握利用掌握利用图图象象处处理数据的方法理数据的方法2实验原理实验原理采用控制采用控制变变量法量法(1)保持物体保持物体质质量量m不不变变，探究加速度，探究加速度a与力与力F的关系的关系(2)保持物体所受的力相同，探究加速度保持物体所受的力相同，探究加速度a与与质质量量m的关系的关系3实验器材实验器材一一端端附附有有定定滑滑轮轮的的长长木木板板；小小车车；带带小小钩钩
3、的的细细绳绳；沙沙子子和和小小桶桶；打打点点计计时时器器；纸纸带带及及复复写写纸纸片片；刻刻度度尺尺；低低压压交交流流电电源源、导线导线；砝；砝码码；天平；天平(带带有一套砝有一套砝码码)4实验步骤实验步骤(1)用天平用天平测测出小出小车车和小桶的和小桶的质质量量M和和m桶桶，把数把数值记录值记录下来下来(2)按按图图621所示把所示把实验实验器材安装好，器材安装好，只是不把只是不把悬悬挂小桶的挂小桶的细绳细绳系在小系在小车车上上(即不即不给给小小车车加加牵牵引力引力)5注意事项注意事项(1)平平衡衡摩摩擦擦力力时时不不要要挂挂重重物物，整整个个实实验验平平衡衡了了摩摩擦擦力力后后，不不管管以
4、以后后是是改改变变盘盘和和砝砝码码的的质质量量还还是是改改变变小小车车及及砝砝码码的的质质量量，都不需要重新平衡摩擦力都不需要重新平衡摩擦力(2)实实验验中中必必须须满满足足小小车车和和砝砝码码的的质质量量远远大大于于小小盘盘和和砝砝码码的的总总质质量量只只有有如如此此，砝砝码码和和小小盘盘的的总总重重力力才才可可视视为为与与小小车车受受到到的拉力相等的拉力相等(3)作作图图象象时时，要要使使尽尽可可能能多多的的点点在在所所作作直直线线上上，不不在在直直线线上上的的点点应应尽尽可可能能对对称称地地分分布布在在所所作作直直线线两两侧侧离离直直线线较较远远的的点点是是错误错误数据，可舍去不予考数据
5、，可舍去不予考虑虑(4)释释放放小小车车时时，小小车车应应靠靠近近打打点点计计时时器器且且先先接接通通电电源源再再释释放小放小车车二、牛顿第二定律的几个特性二、牛顿第二定律的几个特性1因果性因果性力是力是产产生加速度的原因，没有力也就没有加速度生加速度的原因，没有力也就没有加速度2矢量性矢量性公公式式Fma是是矢矢量量式式，无无论论任任何何时时刻刻，a的的方方向向均均与与F合合方方向相同，当向相同，当F合合方向方向变变化化时时，a的方向同的方向同时变时变化化3瞬时性瞬时性牛牛顿顿第第二二定定律律表表明明了了物物体体的的加加速速度度与与物物体体所所受受合合外外力力的的瞬瞬时时对对应应关关系系，a
6、为为某某一一时时刻刻的的加加速速度度，F为为该该时时刻刻物物体体所所受受的的合合外力外力4同一性同一性有有两两层层意意思思：一一是是指指加加速速度度a相相对对同同一一惯惯性性系系(一一般般指指地地球球)，二是指，二是指Fma中中F、m、a必必须对应须对应同一物体或同一个系同一物体或同一个系统统5独立性独立性作作用用于于物物体体上上的的每每一一个个力力各各自自产产生生的的加加速速度度都都遵遵从从牛牛顿顿第第二二定定律律，而而物物体体的的实实际际加加速速度度则则是是每每个个力力产产生生的的加加速速度度的的矢矢量量和和，分分力力和和加加速速度度在在各各个个方方向向上上的的分分量量关关系系也也遵遵从从
7、牛牛顿顿第第二二定定律，即：律，即：Fxmax，Fymay.6相对性相对性物物体体的的加加速速度度必必须须是是对对相相对对于于地地球球静静止止或或匀匀速速直直线线运运动动的的参考系而言的参考系而言的三、单位制三、单位制1单位制单位制(1)单单位是位是为为了了测测量、比量、比较较量的大小而建立的量的大小而建立的(2)物物理理公公式式在在确确定定了了物物理理量量数数量量关关系系的的同同时时，也也确确定定了了物物理量的理量的单单位关系位关系(3)基本基本单单位和位和导导出出单单位构成了位构成了单单位制位制2选取基本单位的原则选取基本单位的原则基本基本单单位的位的选择应选择应符合下列原符合下列原则则：
8、由最少的基本由最少的基本单单位来构成最多的位来构成最多的导导出出单单位位有很高的精确度，并有有很高的精确度，并有长长期的期的稳稳定性和重复性定性和重复性互相独立互相独立3导出单位导出单位在在力力学学中中，选选定定了了长长度度、质质量量和和时时间间这这三三个个基基本本物物理理量量的的单单位位米米(m)、千千克克(kg)、秒秒(s)为为基基本本单单位位后后，其其他他力力学学单单位位都都是是由由这这三个基本三个基本单单位位结结合物理公式推合物理公式推导导出来的，都是出来的，都是导导出出单单位位4单位制的作用单位制的作用(1)单单位制可以帮助我位制可以帮助我们们更好的理解、掌握物理公式更好的理解、掌握
9、物理公式(2)可可对对计计算算结结果果的的正正、误误进进行行检检验验如如用用力力学学国国际际单单位位制制计计算算时时，只只有有所所求求物物理理量量的的计计算算结结果果的的单单位位和和该该物物理理量量在在力力学学国国际际单单位位制制中中的的单单位位完完全全一一致致时时，该该运运算算过过程程才才可可能能是是正正确确的的若所求物理量的若所求物理量的单单位不位不对对，则结则结果一定果一定错错(3)用用同同一一单单位位制制进进行行计计算算时时，可可以以不不必必一一一一写写出出各各个个已已知知量量的的单单位位(但但各各已已知知量量的的数数字字必必须须是是用用同同一一单单位位制制中中单单位位换换算算出出来来
10、的的数数字字，如如题题给给条条件件是是v54 km/h，用用力力学学国国际际单单位位制制时时一一定要定要换换算成算成v15 m/s，数字是，数字是“15”，而非，而非“54”)，只在，只在计计算算结结果果的的数数字字后后面面写写出出所所求求物物理理量量在在该该单单位位制制下下的的单单位位即可，即可，这样这样可以可以简简化化计计算算教材资料分析教材资料分析【迷你实验室迷你实验室】水中的小球水中的小球如如图图622所示，在瓶内装所示，在瓶内装满满水，将小水，将小铁铁球用球用细线细线拴住拴住并放入水中，并放入水中，线线的另一端固定在瓶盖上盖上瓶盖，小球浸没的另一端固定在瓶盖上盖上瓶盖，小球浸没在水中
11、用手拿着瓶口部分沿水平方向做加速直在水中用手拿着瓶口部分沿水平方向做加速直线线运运动动，小球，小球在瓶中的位置会如何在瓶中的位置会如何变变化？先猜一猜，再化？先猜一猜，再实际实际做一做，解做一做，解释释你你所所观观察的察的现现象象a/(ms2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00a/(ms2)2.042.663.233.98 /kg10.500.670.801.00(1)根据表中所列数据，分根据表中所列数据，分别别画出画出aF图图象和象和a1/M图图象象(2)由由图图象象可可以以判判定定：当当M一一定定时时，a与与F的的关关系系为为_；当当F一定一定时时，a与
12、与M的关系的关系为为_解解析析本本题题主主要要考考查查本本实实验验的的数数据据处处理理问问题题以以及及结结合合图图表表或图象的综合分析能力或图象的综合分析能力(1)分分别别画画出出aF与与a1/M的的坐坐标标，按按表表中中数数据据进进行行描描点点，作作一直线，使直线经过大多数点即可得到图象如图甲、乙所示一直线，使直线经过大多数点即可得到图象如图甲、乙所示(2)由于图线为直线，所以由于图线为直线，所以a与与F成正比，成正比，a与与M成反比成反比答案答案(1)见见解析解析(2)正比关系反比关系正比关系反比关系【变变式式1】在在用用实实验验探探究究加加速速度度与与质质量量、力力的的关关系系时时，下下
13、列关于列关于实验实验的思路和数据分析，正确的是的思路和数据分析，正确的是()A实实验验的的基基本本思思想想是是：保保持持物物体体的的质质量量不不变变，测测量量物物体体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B实实验验的的基基本本思思想想是是：保保持持物物体体所所受受力力相相同同，测测量量质质量量不同的物体在不同的物体在该该力作用下的加速度，分析加速度与力作用下的加速度，分析加速度与质质量的关系量的关系C在在处处理理实实验验数数据据时时，以以a为为纵纵坐坐标标，F为为横横坐坐标标，根根据据数数据据在在坐坐标标系系中中描描点点，若若这这些些点点在在一
14、一条条过过原原点点的的直直线线上上，说说明明a与与F成正比成正比D在在处处理理实实验验数数据据时时，以以a为为纵纵坐坐标标，m为为横横坐坐标标，根根据据数数据据在在坐坐标标系系中中描描点点，若若这这些些点点在在一一条条过过原原点点的的直直线线上上，说说明明a与与m成正比成正比解解析析本本实实验验就就是是利利用用控控制制变变量量法法得得到到a、F、m三三者者的的关关系，系，A、B、C所述符合实验的思路和数据分析要求，故正确所述符合实验的思路和数据分析要求，故正确答案答案ABC思思路路点点拨拨速速度度增增大大还还是是减减小小，要要看看速速度度和和加加速速度度的的方方向关系，加速度大小的变化是由合力
15、大小变化决定的向关系，加速度大小的变化是由合力大小变化决定的解解析析力力F作作用用在在A上上的的开开始始阶阶段段，弹弹簧簧弹弹力力kx较较小小，合合力力与与速速度度方方向向同同向向，物物体体速速度度增增大大，而而合合力力(Fkx)随随x增增大大而而减减小小，加加速速度度减减小小，当当Fkx以以后后，随随物物体体A向向左左运运动动，弹弹力力kx大大于于F，合合力力方方向向与与速速度度反反向向，速速度度减减小小，而而加加速速度度a随随x的的增增大大而而增增大，综上所述，只有大，综上所述，只有C正确正确答案答案C借借题题发发挥挥(1)物物体体的的加加速速度度变变化化情情况况，由由物物体体的的合合外外
16、力力变变化化来来确确定定，只只要要分分析析物物体体受受力力情情况况，确确定定了了合合外外力力的的变变化化规规律律，即可由牛顿第二定律确定加速度的变化规律即可由牛顿第二定律确定加速度的变化规律(2)物物体体速速度度的的变变化化由由物物体体的的加加速速度度决决定定，速速度度与与加加速速度度同同向，速度增加；速度与加速度反向，速度减小向，速度增加；速度与加速度反向，速度减小【变变式式2】如如图图624所所示示，轻轻弹弹簧簧下下端端固固定定在在水水平平面面上上，一一个个小小球球从从弹弹簧簧正正上上方方某某一一高高度度处处由由静静止止开开始始自自由由下下落落，接接触触弹弹簧簧后后把把弹弹簧簧压压缩缩到到
17、一一定定程程度度后后停停止止下下落落在在小小球球下下落落的的这这一一全全过过程中，下列程中，下列说说法中正确的是法中正确的是()A小球小球刚刚接触接触弹弹簧瞬簧瞬间间速度最大速度最大B从小球接触从小球接触弹弹簧起加速度簧起加速度变为竖变为竖直向上直向上C从小球接触从小球接触弹弹簧到到达最低点，簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小小球的速度先增大后减小D从小球接触从小球接触弹弹簧到到达最低点，簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大小球的加速度先减小后增大解解析析小小球球的的加加速速度度大大小小决决定定于于小小球球受受到到的的合合外外力力从从接接触触弹弹簧簧到到最最低低点点，弹弹力力从从零零开
18、开始始逐逐渐渐增增大大，所所以以合合力力先先减减小小后后增增大大，因因此此加加速速度度先先减减小小后后增增大大，当当合合力力与与速速度度同同向向时时小小球球速速度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大度增大，所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大答案答案CD思思路路点点拨拨利利用用牛牛顿顿第第二二定定律律解解题题一一般般按按以以下下步步骤骤进进行行(1)明确研究对象明确研究对象(2)进行受力分析和运动状态分析，画出示意图进行受力分析和运动状态分析，画出示意图(3)求出合力求出合力F合合(4)由由F合合ma列式求解列式求解解解析析探探究究加加速速度度与与力力、质质量量的的关关系系的
19、的实实验验中中，需需要要平平衡衡摩摩擦擦力力，应应使使纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器的的限限位位孔孔，但但不不能能挂挂上上重重物物；并并且且勿勿须须每每次次实实验验都都平平衡衡摩摩擦擦力力；应应先先接接通通电电源源，再再释释放放重重物物，故故B、C选项正确选项正确答案答案BC2如如图图627是是某某些些同同学学根根据据实实验验数数据据画画出出的的图图象象，下下列列说说法中正确的是法中正确的是()A形成形成图图(甲甲)的原因是平衡摩擦力的原因是平衡摩擦力时长时长木板木板倾倾角角过过大大B形成形成图图(乙乙)的原因是平衡摩擦力的原因是平衡摩擦力时长时长木板木板倾倾角角过过小小C形成形成图图(
20、丙丙)的原因是平衡摩擦力的原因是平衡摩擦力时长时长木板木板倾倾角角过过大大D形成形成图图(丁丁)的原因是平衡摩擦力的原因是平衡摩擦力时长时长木板木板倾倾角角过过小小解解析析力力与与产产生生的的加加速速度度有有瞬瞬时时对对应应关关系系，但但速速度度是是加加速速度度在在时时间间上上的的积积累累，有有加加速速度度且且必必须须经经过过一一定定的的时时间间，才才能能获获得速度得速度答案答案B4如如图图628所所示示，光光滑滑的的水水平平面面上上，有有一一木木块块以以速速度度v向向右右运运动动，一一根根弹弹簧簧固固定定在在墙墙上上，木木块块从从与与弹弹簧簧接接触触直直到到弹弹簧簧被被压缩压缩到最短的到最短
21、的这这一段一段时间时间内，木内，木块块将做什么运将做什么运动动()A匀减速运匀减速运动动 B速度减小，加速度减小速度减小，加速度减小C速度减小，加速度增大速度减小，加速度增大 D速度增大，加速度增大速度增大，加速度增大解解析析木木块块向向右右运运动动至至弹弹簧簧压压缩缩到到最最短短的的这这一一段段时时间间内内，木木块块受受到到的的弹弹力力逐逐渐渐变变大大，因因此此，木木块块的的加加速速度度向向左左，且且逐逐渐渐增大，速度逐渐减小增大，速度逐渐减小答案答案C6如如图图629所所示示，质质量量m2 kg的的物物体体放放在在光光滑滑的的水水平平面面上上，受受到到相相互互垂垂直直的的两两个个水水平平力力F1、F2的的作作用用，且且F13 N，F24 N试试求物体的加速度大小求物体的加速度大小解解析析先先求求出出F1、F2的的合合力力，再再求求加加速速度度，利利用用平平行行四四边边形定则，求出形定则，求出F1、F2合力如图所示，合力如图所示，