2015-2016学年高一人教版物理必修一导学案：第4章 2 实验：探究加速度与力、质量的关系

第二章 1 实验探究小车速度随时间变化的规律一、课前自主学习㈠课本导读1．进行实验：⑴如课本31页图所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使____________（有滑轮端、无滑轮端）伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上_____________（有滑轮端、无滑轮端），连接好电路。

⑵把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮（细绳应与木板平行），下边挂上适当的。

把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。

⑶释放小车时，小车应停在________（靠近、远离）打点计时器处，先接通后，再放开，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即________________。

换上新纸带，重复实验三次。

注意：钩码个数适当，以免加速度过大，纸带上的点迹过少，或加速度过小，纸带上的点迹过密。

加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。

为了仪器的安全，实验时要防止钩码落地和小车与滑轮碰撞，当小车到达滑轮前及时用手按住。

2．处理数据：⑴选纸带：从三条纸带中选择一条_________的。

⑵取点：舍掉开头一些过于_________的点迹，找一个适当的点做计时起点，在其下方标0，然后相隔0.1s取一个计数点（即每隔_________个点取一个计数点），并在其下方依次标1、2、3、4、5、6、7。

说明：每0.1s取一个计数点，是为了计算方便，和减少误差。

⑶测量及计算：①不要直接去测量两个计数点的距离而是要测量出各个计数点到计时零点的距离。

②速度的计算方法：各计数点的瞬时速度是用计数点内的平均速度来代替（计算时让各计数点置于中点时刻位置）：例v1=T XX21201+v2=TXX22312+v3=_______。

（其中T=0.1s）计数点编号0 1 2 3 4 5 6 7时间t(s) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 各计数点到0的距离x(m) X01X02X03X04X05X06X07相邻计数点的距离X(m) X01X12X23X34X45X56X67各计数点速度(m/s) v1= v2= v3= v4= v5= v6=我们描出的几个点都大致落在一条直线上。

2016 级新高一物理教案班级：姓名：使用日期：审查人：第一章运动的描绘 1.5 速度变化快慢的描绘—加快度主备人：王国良审查人：高一物理组2016-9-6【学习目标】1．知道物体的速度变化是有快慢之分的，理解加快度的含义及物理意义。

2．知道加快度公式a＝V ∕t，差别速度V ，速度变化量V ，速度变化率V ∕t。

3.会依据速度与加快度方向的关系判断运动性质。

要点：加快度的观点及物理意义。

难点：加快度与速度之间的关系。

加快度在减小，速度有可能增大吗？【自主学习】加快度：（ 1）定义： __________ 与发生这一变化所用________ 的比值叫加快度，（ 2）表达式： ____________. 此中 ___________ 表示在时间间隔t 内速度的变化量。

若 t。

时辰的速度为V。

， t 时辰的速度为V ，则V=______________.（3）物理意义：表示 ________________ 的物理量。

（4）单位： ___________ 符号： ____________ 读作： ____________（5）加快度分类：(6)加快度是矢量，其方向与 _____________ 的方向同样。

即在 ___________ 直线运动中，加快度的方向与初速度方向同样，在_________ 直线运动中，加快度的方向与初速度方向相反。

【合作研究】对照以下几种不一样运动A ．在校运动会上，张三同学百米赛起跑阶段，由静止开始在1．0s 内速度增添到 8m/sB ．电动车由静止开始在4． 0s内速度增添到 8m/sC．摩托车由静止开始在4． 0s内速度增添到 12m/sD ．摩托车以12m/s 恒定的速度行驶了3． 0s。

为了能更为清楚对以上状况对照，请你将以上数据填入下表。

初始速度v0（ m/s）经过时间t（ s）末速度v（m/s）A．百米起跑B．电动车起动C．摩托车起动D．行驶的摩托车思虑与议论1：比较速度变化的快慢？（1）比较 A和B（2）比较 B和C（3）比较 A和C思虑与议论2：认真剖析表格中的数据思虑以下问题：（1）可否用速度的大小v 描绘速度变化的快慢？说明你的原因。

人教版新教材 物理必修第一册 第四章《运动和力的关系》4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系精选练习一、夯实基础1.(2019-2020学年·平谷期末)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当作用力一定时(小盘和砝码的重力不变)，探究加速度与质量的关系，以下说法中正确的是( ) A ．平衡摩擦力时，应将小盘和砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C ．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D ．小车运动的加速度可用天平测出小车的质量m 和小盘与砝码的总质量m 0，直接用公式a ＝m 0m g 求出【答案】B【解析】在平衡摩擦力时，不应将小盘和砝码用细绳通过定滑轮连在小车上，而是在长木板不带滑轮的一端垫上薄木块并调整到恰当的位置，使小车能在长木板上带着纸带匀速下滑即可，故选项A 错误，选项B 正确；操作时应先接通打点计时器的电源再放开小车，故选项C 错误；牛顿第二定律是本实验要达到的目标，不能把它作为理论依据来计算加速度，其加速度只能从纸带提供的数据通过计算得出，故选项D 错误． 2．通过小车在拉力作用下的加速运动，来探究加速度、力和质量三者之间的关系．下列说法中符合实际的是( )A ．通过同时改变小车的质量m 及受到的拉力F ，能归纳出加速度、力和质量三者之间的关系B ．通过保持小车的质量不变，只改变小车受到的拉力，就可以归纳出加速度、力和质量三者之间的关系C ．通过保持小车受力不变，只改变小车的质量，就可以得出加速度、力和质量三者之间的关系D ．先不改变小车的质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受到的拉力，研究加速度与质量的关系；最后归纳出加速度、力和质量三者之间的关系 【答案】D.【解析】：探究加速度与力、质量的关系时，先使质量不变，研究加速度与力的关系；再使受到的拉力不变，研究加速度与质量的关系；最后总结出加速度、力和质量三者之间的关系．所以，只有选项D 正确． 3．(多选)如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的a －F 图象，下列说法中正确的有( )A ．3条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同B ．3条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同C ．直线1所对应的小车和砝码的质量最大D ．直线3所对应的小车和砝码的质量最大 【答案】BD.【解析】：由图象知F 相同时，对应的加速度大小关系为a 1＞a 2＞a 3，根据F 相同时，加速度与质量成反比知，m 1＜m 2＜m 3.4.如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F 1、F 2，车中所放砝码的质量分别为m 1、m 2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x 1、x 2，则在实验误差允许的范围内，有( )A ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 1＝2x 2B ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 2＝2x 1C ．当F 1＝F 2、m 1＝2m 2时，x 1＝2x 2D ．当F 1＝F 2、m 1＝2m 2时，x 2＝2x 1 【答案】A.【解析】：题中m 1和m 2是车中砝码的质量，决不能认为是小车的质量．本题中只说明了两小车是相同的，并未告诉小车的质量是多少．当m 1＝m 2时，两车加砝码后质量仍相等，若F 1＝2F 2，则a 1＝2a 2，由x ＝12at 2得x 1＝2x 2，A 对，B 错；当m 1＝2m 2时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不清楚，故无法断定两车的位移关系，C 、D 错． 5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：(1)当质量m 一定时，a 与F 合成________；当力F 一定时，a 与M 成________．(2)如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图，以下做法正确的是________．A ．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B ．本实验中探究的方法是控制变量法C ．实验时，先放开小车，后接通电源D ．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究结果也不会产生影响 【答案】(1)正比 反比 (2)B【解析】(1)当质量m 一定时，a 与F 合成正比；当力F 一定时，a 与M 成反比．(2)平衡摩擦力时，应使小车在不受拉力作用下拖动纸带做匀速直线运动，A错．实验中采用控制变量法，即研究加速度与合力关系时控制小车质量不变，研究加速度与小车质量关系时要控制拉力不变，B对．实验时，先接通电源打点，后放开小车拖动纸带运动，C错．为减小实验误差，实验时必须做到重物的质量远小于小车的质量，D错．6.(2019-2020学年·浙江高一模拟)用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M 的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B．按图示安装好实验器材C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车的质量E．保持小桶及内部砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G．作a－M关系图像，并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是__________________________，该步骤应排在________步实验之后．(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________．(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________．【答案】(1)平衡摩擦力B(2)D 6 V电压的蓄电池 6 V以下交流电压的学生电源(3)G a－M a－1M 【解析】实验中把小桶及其中砂子的重力看作与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故在悬挂砂桶前必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上时不能打点，必须接在6 V以下交流电压的学生电源上．作a－M关系图像，得到的是双曲线的一支，很难做出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a－1M关系图像．7.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下图给出的是实验中获取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，打点计时器频率为50 Hz)，计数点间的距离如图所示．(1)根据图中数据计算的加速度a ＝________m/s 2；(保留三位有效数字)(2)为减小误差，该实验要求小车的质量M 跟槽码质量m 的关系是M ________m . 【答案】(1)0.496 (2)≫【解析】(1)由题意可得计数点间的时间间隔为T ＝0.1 s ，由匀变速直线运动规律得 a ＝x 6＋x 5＋x 4－x 3－x 2－x 19T 2≈0.496 m/s 2.8.(2019-2020学年·东胜校级月考)为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是( ) A ．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 B ．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动 C ．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰做匀加速运动 D ．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动(2)某学生在平衡摩擦力时，不慎使长木板倾角偏小．则他所得到的a －F 关系应该是图2中的哪根图线？________(图中a 是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力)．(3)某同学在实验中得到的纸带如图3所示，已知实验所用电源的频率为50 Hz.据纸带可求出小车的加速度大小为__________ m/s 2(结果保留两位有效数字)．【答案】：(1)D (2)D (3)3.2【解析】：(1)平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．所以平衡时应将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，故A 、B 、C 错误，D 正确．(2)把长木板的一端垫得过低，使得倾角偏小，会导致重力沿斜面向下的分力偏小，摩擦力偏大，而且重力沿斜面向下的分力小于摩擦力，这样在绳子的拉力大于摩擦力时，小车就会产生加速度，故选项D 正确． (3)计数点间的时间间隔：t ＝2×0.02 s ＝0.04 s ，由匀变速直线运动的推论：Δx ＝at 2可知，加速度为：a ＝s CE －s AC 4t 2＝（7.21＋7.72）－（6.19＋6.70）4×0.042×10－2 m/s 2≈3.2 m/s 2.二、提升训练1.(2019-2020学年·醴陵高一期末)在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码的总质量用M 表示，盘及盘中的砝码的总质量用m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带上的由打点计时器打出的点计算得出．(1)当M 与m 的大小关系满足________时，才可以认为细线对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力． (2)一组同学在保持盘及盘中的砝码质量一定的情况下，探究加速度与小车质量的关系．以下做法正确的是( )A ．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细线绕过定滑轮系在小车上B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C ．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源D ．用天平测出m 和M ，之后可直接用公式a ＝mgM求出小车运动的加速度(3)在保持小车及车中的砝码质量M 一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的a －F 关系分别如图中甲、乙所示(a 是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力)．出现以下情况的原因分别是：甲图：_____________________________________________________________. 乙图：_____________________________________________________________. 【答案】(1)m ≫M (2)B (3)木板的倾角过大 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足【解析】(1)对于盘及盘中砝码，有mg －T ＝ma ；对于小车，有T ＝Ma ，联立可得a ＝mg m ＋M ，T ＝M M ＋m mg ，只有当m ≫M 时，才可认为T ≈mg .(2)平衡摩擦力时，先去掉盘、盘中砝码和细线，只让小车在重力沿斜面方向的分力作用下向左运动，当小车能匀速运动时，重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡，故A 不正确；调好后，当再次改变小车质量时，无需再平衡摩擦力，B 正确；实验时，要先接通打点计时器的电源，使打点计时器正常工作，再释放小车，C 不正确；小车的加速度是通过处理纸带确定的，D 不正确．(3)由甲图可看出，F ＝0时，a ≠0，说明木板的倾角过大，重力沿斜面方向的分力大于摩擦力．由乙图可看出，只有当F 达到一定值时，才会有加速度，说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力．2.(2019-2020学年·恩施州期中)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图1所示的实验装置，其中M 为小车和小车上的滑轮的总质量，m 为沙和沙桶的总质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小．(1)下列实验操作中，一定要进行的是________． A ．用天平测出沙和沙桶的总质量B ．将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力C ．调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行D ．为减小误差，一定要保证m 远小于M(2)该同学在实验中得到如图2所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz 的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为____________ m/s 2(结果保留三位有效数字)． (3)该同学以力传感器的示数F 为横坐标，加速度a 为纵坐标，画出的a －F 图象是一条直线(图象没有画出)，求得图线的斜率为k ，则小车和小车上的滑轮的总质量为________． A .1k B ．k C .2k D ．2k 【答案】：(1)BC (2)2.00 (3)C【解析】：(1)本题拉力可以由力传感器测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使小桶(包括沙)的质量远小于车的总质量，故A 、D 错误；该题是力传感器测出拉力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B 正确；调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行，故C 正确．(2)由于两计数点间还有四个点没有画出，故相邻计数点的时间间隔为0.1 s ，由Δx ＝aT 2可得：a ＝7.10＋9.13＋11.09－1.10－3.09－5.129×0.12×10－2 m/s 2≈2.00 m/s 2.(3)对a －F 图象来说，图象的斜率表示小车和小车上的滑轮的总质量的倒数，此题，力传感器的示数F ＝12F合，故小车和小车上的滑轮的总质量为m ＝2k，故C 正确，A 、B 、D 错误． 3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置． (1)下列说法中正确的是( )A ．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小B ．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量C ．在探究加速度a 与质量m 的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a －1m 图像D ．选择器材测质量时，同时有天平和弹簧测力计，应优先选择弹簧测力计 (2)某同学测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如下表所示：(小车质量保持不变)≫≫图像不过原点的原因可能是_______________________________________________________________. 【答案】(1)C (2)≫见解析图 ≫未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够【解析】(1)该实验采用的是控制变量法，在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变．在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故A 、B 错误；直线图像可以直观地反映两个变量之间的关系，所以实验时要作出a －1m 图像，C 正确．物体的质量应该用天平来测量，D 错误．(2)≫根据表中的数据在坐标图上作出的a －F 图像如图所示：≫从图中发现直线没过原点，当F≠0时，a＝0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消了．该同学实验操作中未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．4．(2019-2020学年·渝中校级期末)某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图甲为实验装置简图(交变电流的频率为50 Hz)．(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)．(2)保持沙和沙桶的总质量不变，改变小车质量m，分别得到小车的加速度a与质量m及对应的1m数据，如表所示：请在如图丙所示的方格坐标纸中画出a－1m图线，并依据图线求出小车的加速度a与质量倒数1m之间的关系式：______________．(3)保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的总质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图丁所示，该图线不通过原点，其主要原因是______________________________________________________________________________________.【答案】(1)3.2 (2)见解析图所示 a ＝12m(3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分 【解析】(1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移的大小，可以选用公式法计算加速度． 由题图乙可知x 1＝6.19 cm ，x 2＝6.70 cm ，x 3＝7.21 cm ，x 4＝7.72 cm ， 电火花计时器的打点周期T ＝1f＝0.02 s ，a ＝（x 4＋x 3）－（x 2＋x 1）（4T ）2＝（7.72＋7.21）－（6.70＋6.19）（4×0.02）2×10－2 m/s 2≈3.2 m/s 2. (2)在a －1m 坐标系中描点连线得a －1m 图线，如图所示，可得a ＝12m.(3)由a －F 图线知F 增大至某值时物体开始有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分． 5.(2019-2020学年·昆明模拟)探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示，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，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小．(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是________． A ．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码 B ．改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力 C ．改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力(2)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量．(3)某同学根据实验数据作出了加速度a 与力F 的关系图象如图乙所示，图线不过原点的原因是________．A ．钩码质量没有远小于小车质量B ．平衡摩擦力时木板倾角过大C ．平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力 【答案】：(1)C (2)不需要 (3)B【解析】：(1)平衡摩擦力时，不需要在动滑轮上挂上钩码，故A 错误；实验过程改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B 错误；实验前平衡摩擦力后，在实验过程中改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力，故C 正确．(2)小车所受拉力可以由力传感器测出，不需要满足钩码质量远小于小车质量；(3)由图示图象可知，拉力为零时小车已经产生加速度，说明小车受到的合力大于细线的拉力，这是由于平衡摩擦力时木板倾角过大、平衡摩擦力过大造成的，故B 正确，A 、C 错误． 6.(2019-2020学年·腾冲校级月考)在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中：(1)甲、乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度a 与小车所受拉力F 的图象分别为图(a )中的直线≫和直线≫，直线≫、≫在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这两种情况原因的四种解释，其中可能正确的是________．A ．实验前甲同学没有平衡摩擦力B ．甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了C ．实验前乙同学没有平衡摩擦力D ．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(2)如图(b )给出了该次实验中从O 点开始，每5个点取一个计数点的纸带(频率为50 Hz)，其中1，2，3，4，5都为计数点，其中x 1＝1.41 cm ，x 2＝1.91 cm ，x 3＝2.39 cm ，x 4＝2.91 cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v 4＝________m/s ，小车的加速度a ＝________m/s 2.【答案】：(1)BC (2)0.265 0.495【解析】：(1)≫直线表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，即合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了，故A 错误，B 正确；≫直线说明在拉力大于0时，小车的加速度为0，即合外力为0，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够，故C 正确，D 错误．(2)每5个点取一个计数点的纸带，相邻的计数点间的时间间隔T ＝0.1 s ，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得v 4＝0.023 9＋0.029 12×0.1m/s ＝0.265 m/s.根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT 2可以求出加速度的大小，得：x 3－x 1＝2a 1T 2，x 4－x 2＝2a 2T 2.为了更加准确地求解加速度，我们对两个加速度取平均值，得：a ＝12(a 1＋a 2)＝0.029 1＋0.023 9－0.019 1－0.014 14×0.01m/s 2＝0.495 m/s 2. 7.(2019-2020学年·宛城高一月考)某实验小组用如图1所示的装置探究质量一定时加速度与力的关系．用铁架台将两块固定有定滑轮的木板架起，木板的右端固定了两个打点计时器，将两个质量相等的小车A 、B 放置在木板右端，用细线绕过滑轮组后与两小车相连．两条纸带穿过打点计时器后分别与小车连接在一起．将两个打点计时器接在同一个电源上，确保可将它们同时打开或关闭．实验时，甲同学将两小车按住，乙同学先在动滑轮下方挂上一个钩码，再接通电源使打点计时器开始工作．打点稳定后，甲将两辆小车同时释放．在小车撞到定滑轮前，乙断开电源，两打点计时器同时停止工作，取下两条纸带，通过分析处理纸带记录的信息，可以求出两小车的加速度，进而完成实验．请回答以下问题：(1)图2为小车A 后面的纸带，纸带上的0，1，2，3，4，5，6为每隔4个打印点选取的计数点，相邻两计数点间的距离如图2中标注，单位为 cm.打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，则小车A 的加速度a 1＝________ m/s 2(结果保留两位有效数字)，同样测出小车B 的加速度a 2，若a 1≫a 2近似等于________，就可说明质量一定的情况下，物体的加速度与力成正比．(2)丙同学提出，不需测出两小车加速度的数值，只量出两条纸带上从第一个打印点到最后一个打印点间的距离x 1、x 2，也能完成实验探究，若x 1≫x 2近似等于________，也可说明质量一定的情况下，物体的加速度与力成正比，理由是____________________．【答案】(1)0.48 1≫2 (2)1≫2 由x ＝12at 2可知，当时间t 相等时，位移与加速度成正比 【解析】(1)每隔4个打印点选取一个计数点，计数点间的时间间隔：t ＝0.02×5 s ＝0.1 s ，由匀变速直线运动的推论：Δx ＝at 2可知，加速度为：a ＝x 4－x 1＋x 5－x 2＋x 6－x 39t 2＝（2.79－1.40＋3.32－1.91＋3.81－2.32）×10－29×0.12m/s 2≈0.48 m/s 2；由图1所示实验装置可知，小车A 受到的拉力为小车B 受到拉力的12，两车的质量m 相等，两车的加速度之比：a 1a 2＝F A m F B m ＝F A F B ＝12F B F B ＝12；(2)两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，它们的运动时间t 相等，它们的位移之比：x 1x 2＝12a 1t 212a 2t 2＝a 1a 2＝12，如果x 1x 2＝12也可以说明质量一定的情况下，物体的加速度与其质量成正比．。

第一章运动的描述1.1 质点参考系和坐标系【学习目标】1．知道质点的概念，理解物体可看成质点的条件，知道科学抽象是常用的研究方法。

2．知道参考系的概念，理解其作用和会根据实际情况选定参考系。

3．通过对坐标系的理解，会建立坐标系和定量描述物体的位置。

【自主学习】一、物体和质点1.质点的概念：用来代替物体的的点叫质点。

2.质点是一种的物理模型，不是实际存在的物体，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象。

3.物体看作质点的条件是：物体的形状和大小对所研究的问题。

4.同一物体能否看作质点是由决定的，要具体问题具体分析。

二、参考系1.参考系：在描述物体的运动时，被选定的作为_______的其他物体。

2.同一个运动，选择不同的参考系，得出的运动结果可能会_______________；3.参考系可任意选取，但应以观测_________和描述运动_________为原则；没有特别说明时，通常选取_________________________为参考系。

三、坐标系1．为了_______地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。

2．建立坐标系时,必须规定_________、___________和______________。

3．描述沿直线运动的物体时，建立_____坐标系(一维坐标)；描述在平面上运动的物体时，建立________坐标系(二维坐标)；描述在空间运动的物体时，建立空间坐标系(三维坐标)。

4. 位置坐标的正负表示方向，数值表示位置距坐标原点的距离。

【典例精析】例1.（多选）下列说法正确的是（）A.体积很小的物体一定可以看成质点B.质量很小的物体才可以看成质点C.体积很大的物体不能看成质点D.质点是一种理想化的模型，实际并不存在E.只有低速运动的物体能看成质点，高速运动的物体不能看成质点F.当物体的大小形状对我们所研究问题产生的影响可以忽略时可以把物体看成质点例2.下列各种情况中，可以把研究对象（加点者）看作质点的是（）A．研究小木块．．．．从桥上通过的时间．．．的翻倒过程B．研究一列火车C．研究沿水平面运动的木箱的速度．．．．．．．．D．研究马龙在决赛中发出的乒乓球例3．下列有关参考系的说法中，正确的是（）A．运动的物体不能做参考系B．只有固定在地面上的物体才能做参考系C．参考系可以不同，但对于同一个物体，运动的描述必须是相同的D．要研究某一个物体的运动情况，必须先选定参考系例4．（多选）下列各对物体中，可以认为保持相对静止的是（）A．在空中加油的加油机和受油机B．在稻田工作的联合收割机和卡车C．在平直公路上匀速行驶的各种车辆D．流水和随水漂流的小球例5. 一个小球从距地面4 m高处落下，被地面弹回，在距地面1 m高处被接住．坐标原点定在抛出点正下方2 m处，向下方向为坐标轴的正方向．则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是（）A．2 m，-2 m，-1 m B．-2 m,2 m,1 m C．4 m,0,1 m D．-4 m,0，-1 m 例6. 质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点静止。

4.2实验:探究加速度与力、质量的关系班级：姓名:[学习目标]1.了解影响加速度的因素——力和质量.2.通过实验测量加速度、力、质量,分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图象.3.能根据图象得出加速度与力、质量的关系.4.体会“控制变量法”对研究问题的意义.重点难点：1．理解物体运动状态的变化快慢2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系[自主探究]1.物体运动状态变化的快慢,也就是物体的大小,与物体的有关,还与物体的有关.2.物体的质量一定时,受力越大,其加速度越;物体的受力一定时,质量越小,加速度越.3.探究加速度与力的定量关系时,应保持物体不变,测量物体在下的加速度;探究加速度与质量的关系时,应保持物体不变,测量不同质量的物体在下的加速度.4.根据实验数据作出图象和图象,都应是过原点的直线.因此,物体的加速度与力成,与质量成.[合作探究]一、实验前准备问题:(1)请同学们猜一猜加速度与力、质量有什么关系,列举出实例.(2)研究一个物理量同时与两个物理量有什么关系,应当采用什么方法?(3)保持质量一定,怎样研究加速度与受力的关系,或保持受力一定,怎样研究加速度与质量的关系?(4)绳拉小车的力是小车受的合力吗?1.力是物体产生的原因,有力作用在物体上,就有产生,且力越大,产生的________也越大.2.物体具有惯性,物体的决定了运动状态的改变难易,即物体的加速度的大小与物体的有关.3.如果物体做匀加速直线运动,可以通过打点计时器打出的纸带,计算得到.4.通过绳子和定滑轮把转化为物体受到的恒力.二、实验过程一）实验原理( 一)采用控制变量法1、先控制小车的质量不变，改变小车所受的拉力F，讨论a与F的关系；2、再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量m，讨论a与m的关系．( 二)要测量的物理量小车与其上砝码的总质量M——一用天平测出．小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出．小车的加速度a——通过打点计时器打出的纸带测算出．( 三)平衡摩擦力的目的和方法①目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力．②方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力．二）实验器材打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺．三、实验步骤探究加速度与力、质量的关系：1．用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2．如图将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．平衡摩擦力：在长木板的一端下面垫上一块薄木块,通过调节能让小车带着纸带做运动.4．砝码盘绕过滑轮系于小车上,先再,取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m o g．5．保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量，重复步骤4多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2 g…6．保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码．7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．8．按顺序研究纸带上记录的信息,计算出对应的小车的加速度大小,并记录数据.四..数据处理:(1)以加速度a为纵坐标,以F为横坐标,根据测量的数据描点,然后作出图象,看图象是否是通过原点的直线,就能判断a与F是否成.(2)以a 为纵坐标、m 为横坐标,根据各组数据在坐标系中描点,将会得到一条曲线.由图线只能看出m 增大时a 减小,但a 与m 具体是什么关系,不能得出.若以a 为纵坐标,为横坐标,将会得到一条过原点的倾斜直线,据此可判断a 与m 成 .请你在图 (a)中画出的a 一F 图象；在图 (b)中画出的a 一M 图象；在图 (c)中画出的a 一M图象 6.实验结论:根据实验数据画出的图象可以看出,加速度与力成 、与质量成 . 五.注意事项:1．一定要做好 的工作,也就是调出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的 .在平衡摩擦力时,不要把悬挂砝码盘的细线系在小车上,即不要给小车加任何牵引力,并要让小车拖着纸带运动.2．每条纸带必须在满足小车的质量 砝码盘和砝码的总质量的条件下打出.只有如此,砝码盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力.3改变拉力和小车质量后,每次开始时小车应尽量靠近 ,并应先 ,再 .[课堂检测]1.某同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,使用的器材有:带滑轮的长木板、小车及往小车上摆放的大砝码、细线、小盘及往小盘里放的小砝码、打点计时器等. (1)他以小盘和盘内砝码的总重力作为细线对小车的拉力F ,测出不同拉力F 对应的加速度a 的值,并把各数据标在a F 坐标系上,发现它们都在一条直线的附近,这条直线不过坐标原点,如图甲所示,产生这种情况的原因是什么?甲 乙答:(2)经过调整后,该同学作出的a F 图象如图乙中的A 所示,另一位同学使用同一套仪器作出的a F 图象如图乙中的B 所示,则m Am B (选填“>”“=”或“<”).2.某学生用如图甲所示实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验,保持小车的质量不变,测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如下表所示.甲(1)根据表中的数据在图乙中画出a F 图线.(2)把图线延长,看看图线是否通过原点?如果不通过原点,试分析在操作过程中可能遗漏了哪个步骤:。

打点计时器纸带4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系1、学会用控制变量法研究物理规律，2、学会怎样由试验结果得出结论，3、探究加速度与力、质量的关系重点：探究加速度与力、质量的关系 难点：由实验结果得出结论。

【自主学习】 一、实验目的探究加速度与力、质量的关系：当质量一定是，加速度与力成 ；当作用力一定是，加速度与质量成 。

二、实验原理1、采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变化，而研究其中 的变化的方法。

本试验有F m a 三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。

即当力不变时，加速度与 的关系；当质量不变时，加速度与 的关系。

2、要测量的物理量有：三、 实验器材打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，导线，天平， ，砝码。

四、实验步骤1、用天平测出小车和小桶的质量M 和M /，把数值记录下来。

2、按图把实验器材装好，不挂小桶。

3、平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能在其上面做匀速运动。

4、把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源在放开小车，取下纸带并标上号码。

5、保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标好。

6、保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标好。

7、计算出加速度，作出加速度与力的图像及加速度与质量得到数的图像。

【合作探究】一、实验数据记录及数据处理表一：表二：画出图像：实验结论：物体的加速度与物体的成反比，与物体成正比。

二、实验注意事项总结1．在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。

这种研究物理问题的科学方法是A．建立理想模型的方法B．控制变量法C．等效替代法D．类比法2．在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。

[课题] 4.2 实验: 探究加速度与力、质量的关系[学习目标] 1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与受力大小有关，也与质量有关.2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系.掌握在研究三个物理量之间关系时,采用控制变量法3.知道在分析物理量的关系时, 要分析数据表格，并利用图象寻求物理规律.[学习重点]探究加速度与力、质量的关系.一、知识链接:1.物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？描述物体运动状态变化快慢的物理量是什么？2.在物体的质量一定时, 物体加速度的大小与它受力的大小有什么关系? 在物体受力一定时,物体加速度的大小与物体的质量有什么关系?3.在第二章第一节的实验中(如图),小车在钩码的拉力作用下做的是什么样的运动?二、[自学导航]任务一、加速度与力的关系, 加速度与质量的关系1.加速度的大小与物体的受力和物体的质量都有关，我们研究物体的加速度的大小a与物体的受力F和物体的质量m之间的定量关系时, 采用的是控制变量法. 本实验有a、 F 、m三个参量，因此, 研究加速度a与力F、质量m的关系时，先控制一个变量. 即当质量m不变时, 研究加速度a与的关系；当力F不变时，研究加速度与的关系.2.探究加速度与力的关系时①实验的基本思路是什么?②在实验数据的分析中,除了把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表中.还需要更直观地判断加速度a与力F的数量关系,我们是怎样建立坐标系的? 如果a—F图象是一条过原点的直线说明了什么? (结论:m一定时,加速度a与作用力F成正比.)3.探究加速度与质量的关系时①实验的基本思路是什么? ②在相同力的作用下, 加速度a与质量m可能有什么关系? 这些可能的关系中, 最简单的情况是什么样的?③物理学中,为了判断方便,并没有直接判断a和m的关系,而是采用判断a和1/m的关系来确定a 和m的关系,为什么可以可以这样做? 若在a-1/m图象中,图线是一条过原点的直线,则对a和m 之间的关系可做出什么样的判断? (结论:作用力F一定时,加速度a与质量m成反比.)任务二、制定实验方案时的两个问题4.在制定实验方案时的两个问题是什么?5.怎样测量（或比较）物体的加速度中①如果物体做初速度为零的匀加速直线运动,那么,测量物体加速度的最直接的办法是什么? (也可以在运动物体上安装一条打点计时器的纸带,根据纸带上打出的点来测量加速度)②这个实验中,如果不测加速度的具体值, 只测量不同情况下(即不同受力、不同质量时)物体加速度的比值, 也可以确定加速度a与力F和质量m的关系. 试推导:2121xxaa6.怎样提供和测量物体所受的恒力中①实验中力F的含义是什么? 实验中要为运动的物体提供一个什么样的合力?②在“参考案例一”和“参考案例二”中, 使小车做匀加速运动的力大小等于什么? 在“参考案例二”中,为了补偿(即抵消)打点计时器对小车的阻力及其他阻力, 应怎么做? 如果认为盘和重物的总重量等于小车运动时所受的拉力, 应该满足什么条件?- 1 - / 2- 2 - / 2③实验结论：在质量一定的情况下,加速度与 成正比；在作用力一定的情况下,加速度与 成反比.“参考案例一和参考案例二”在加速度的测量方面有什么不同之处?三、小结:本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究其基本思路是： 提出问题→猜想（作出假设）→进行实验（收集数据）→数据分 析→得出结论→反复验证→得出定律. 1.力是物体产生加速度的原因.2.实验方法：控制变量法 ①m 一定，加速度a 与F 的定量关系.②F 一定，加速度a 与m 的定量关系.3.实验结论：①在质量一定的情况下,加速度与作用力成正比,即 , a-F 图像如图所示 ②在作用力一定的情况下,加速度与质量成反比,即 , a-1/m 图像如图所示四、巩固练习:1.物体运动状态变化的快慢，也就是物体运动的________ 的大小，与物体的_______ _有关，还与物体__________ 有关．物体的质量一定时，受力越大，其加速度就________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就________．2.探究加速度与力的定量关系时，应保持物体________不变，测量物体在____________ 的加速度；探究加速度与质量的关系时,应保持物体_______ 不变,测量物体在___________ 的加速度，这种研究问题的方法叫______ 法．3.测量物体加速度的方法有.(1)可以用刻度尺测量________ ，并用秒表测量________ ，由公式a=_______算出加速度；也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带,根据____________ 来测量加速度．4.在该探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成________，然后根据实验数据作出________图象和________图象，都应是过原点的直线．5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，备有下列器材：A ．打点计时器(带复写纸片)； B ．天平(附带砝码)； C ．低压交流电源； D ．小盘、细砂； E ．导线、细绳； F ．小车； G ．一端带有滑轮的长木板； H ．夹子.其中，还缺少的器材是___ ___ _____．6.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，研究作用力一定，加速度与质量成反比的结论时，下列说法中错误的是( )A.平衡摩擦力时，应将放有重物的小盘用细绳通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D.在小车中增减砝码，应使小车和砝码的总质量远大于小盘和重物的总质量7.如果物体运动的a －F 的图象是通过坐标原点的一条直线,说明物体的加速度a 与施加在物体上的力F 是________ 关系； 如果物体运动的a －1m的图象是通过坐标原点的一条直线，说明物体的加速度a 与物体的质量m 是________ 关系．Fa ∝ma 1∝。

必修一 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系一、教材分析这是一节学生实验课，目的是为了让学生体会物理探究过程中所用的科学方法。

书中没有给出确定的实验方案，要学生自己设计，但是给出了实验的基本思路：控制变量法。

学生在初中已经接触过控制变量法，难度应该不大。

二、教学目标知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．3．培养学生动手操作能力．过程与方法1．指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验． 2．学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验．3．对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题，情感态度与价值观1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．3．培养与人合作的团队精神．三、教学重难点教学重点1．控制变量法的使用．2．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．3．实验数据的分析与处理．教学难点1．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．2．实验数据的分析与处理．四、学情分析学生对控制变量法应以掌握，关键是实验设计，实验操作能力不强，应让其做好充分的课前预习五、教学方法探究、讲授、讨论、练习六、课前准备多媒体课件，小车（20辆，每辆车上贴上质量为200g，贴上“参照车”与“实验车”字样），一端带有滑轮的长木板（20个），一次性小塑料口杯及棉线套（20个，质量可忽略），50g规格钩码10盒（每盒10个），托盘天平砝码20盒，刻度尺（米尺），线绳若干，铁文件夹10个，计算机和大屏幕投影系统一套，计算器。

七、课时安排1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情境导入、展示目标利用多媒体投影图4—2—1；分组定性讨论组I：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同?组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同?师：请组1的代表回答一下你们讨论的结果．组1生：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大．师：请组2的代表回答你们组讨论的问题，组2生：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小．师：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素?定性关系如何?生l：应该与物体的质量和物体所受的力有关系．力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小．生2：这里指的力应该是物体所受的合力，以上图为例，物体所受的重力和支持力相等，不参与加速度的提供．师：刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变，一次是固定质量不变，这样做有什么好处呢?生：方便我们的研究．师：这是研究多个变量之间关系的非常好的方法，我们把它称作控制变量法．我们以前在什么地方学到过这种方法?生1：在初中我们在探究物体的密度与质量、体积之间的关系时生2：在研究电流与电压、电阻的关系时．师：好，我们这节课就用这种方法进行探究加速度和力、质量之间的关系．首先来看本届的学习目标知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．3．培养学生动手操作能力．过程与方法1．指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验．2．学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验．3．对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题，情感态度与价值观1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．3.培养与人合作的团队精神．（三）合作探究、精讲点拨一、加速度与力的关系师：设计一个实验，保持物体的质量不变，测量物体在各个不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．大家分组讨论并且每组设计一个实验方案，并说明实验的原理．分组讨论组l生1：我们是根据课本上的参考案例设计实验的(在投影仪上展示实验装置如图4—2—2)．组1生2：我们设计实验的实验原理如下；因·为两个小车的初速度都为零，拉力大小不同，但对每个小车来说保持不变，所以小车应该做匀加速直线运动．根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式x=at2/2可知，加速度和位移成正比，只要测量位移就可以得到加速度与受力之间的关系，力的大小可以根据盘中的砝码求出来．师：下面请组2的代表发言．组2生1：我们设计的方法和组1的差不多，我们是用了一辆小车，小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后再看所受的力和加速度的关系．组2生2：为了消除摩擦力的影响，我们在木板下面垫了一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动．师：这个同学的想法很好，这样小车受到的绳子的拉力就等于小车受到的合力，下面请组3的同学代表发言．组3生1：前面两组的同学设计实验时都是物体的初速度为零，我们可以利用气垫导轨设计一个更为一般的方法，让导轨倾斜不同的角度，滑块所受的力就是重力的分力，让滑块滑过轨道中间的两个光电门，记录经过光电门的速度和两个光电门的距离，根据公式x=(v2－v02)/2a可以求出加速度的大小，从而可以得到加速度和力的关系．师：好的，在进行实验之前还应该先设计自己的实验表格来记录一下自己的实验数据．那么你是怎样设计表格使你的实验数据得以记录的呢?生1：水平面长木板与小车，车后用绳控制小车运动，两车质量相同．表格设计如下：参考表格小车l 小车2次数拉车砝码(s) 位移x1／cm 拉车砝码(s) 位移x2／cm12345生2：用一辆小车，测量加速度次数拉车砝码(g) 加速度a1拉车砝码(e) 加速度a212345师：好，现在大家就根据自己设计的方案进行实验，把数据填人设计的表格内．学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组完成实验师：现在请各小组简要进行一下实验报告．组1生1：我们根据课本上的参考案例进行了实验，因为已知小车的加速度和位移成正比，通过验证位移和受力之间的关系，即可得出加速度和受力的关系．师：实验数据是怎样进行处理的呢?组1生2：我用的是位移和对应力的比值．组1生3：通过我们的讨论，我们发现用作图的方法能更好地表示位移(即加速度)和力的关系．关系图表如图4—2—3所示；可得在研究物体质量不变的情况下，物体的加速度与物体所受的外力成正比．组2生：我们通过处理小车后面的纸带，计算出小车的加速度，通过作图验证了小车的加速度和物体所受的合力成正比．组3生：我们用气垫导轨作出的加速度和所受力的关系图象，实验结论是图象非常接近一条过原点的直线．师：大家做得都非常好，那么你们在实验中遇到的困难是什么呢?能不能想出办法来克服?组1生：当拉小车的砝码的质量较大时，绳子容易打滑，从而影响了位移的测量．我们用松香涂抹在绳子上，效果不错．组2生：我们在做实验时发现了这样一个问题，即当砝码的质量和小车的质量差不多时，a—F图象不能再是一条直线，而是发生了弯曲．师：这组同学的问题非常好，实际上砝码和盘的重力并不严格等于小车受到的拉力，简单证明如下：设砝码及盘的质量为m，小车的质量为M，则分别对它们进行受力分析，对小车，受拉力和摩擦力，对砝码和盘，受重力和拉力，那么它们之间的关系是什么呢?如果相等，根据物体受合力为零则物体做匀速运动，而实际上砝码及盘实际的运动应该是做加速运动，所以说重力和拉力并不相等，而是应该重力大于拉力，而我们在实验中认为二者相等，所以实验的误差有一部分来源于此．控制的方法就是尽可能地使砝码和盘的质量远小于小车及砝码的质量，具体的分析方法我们将在下一节学到．组3生：虽然用气垫导轨做实验结果比较精确，但实验数据处理比较复杂．师：我们可以用计算机进行数据处理，使数据处理变得简单化，大家在课下讨论一下看如何用数据处理软件处理实验中得到的数据．师：以上我们是通过控制物体的质量不变来探究物体的加速度与物体所受力之间的关系，下面同学们继续做实验，通过控制物体所受的力不变来探究物体的加速度和质量的关系．二、加速度与质量的关系学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组实现实验由于和以上的实验方法非常类似，所以可以直接让学生得出结论．师：大家得出的结论是什么?生：物体加速度在物体受力不变时，和物体的质量成反比．师：这时候我们应该怎样通过图象来验证问题呢?生：我们如果作a—M图象则图象是曲线，我们可以作a—1／M图象来解决这个问题，物体的加速度和质量成反比，所以a—1／M图象应该是一条过原点的直线．三、由实验结果得出的结论师：通过大家的实验，排除误差的影响，大家讨论总结一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系．[分组讨论]生1：我们可以得出这样的结论：物体的加速度和物体所受的力成正比，和物体的质量成反比．生2：应该是和物体所受的合力成正比．生3：我想力是矢量，加速度也是矢量，加速度的方向应该和物体所受力的方向相同．师：(总结)大家的发言非常好，那么我们得出的结论是不是一个定理性的结论呢?仅靠少量的实验是不行的，应该通过更为精确的实验和更多次的实验进行证明，不过我们大家在现有水平下能够得出这个结论是非常了不起的，这是我们下节课要学的牛顿第二定律的内容．（四）反思总结、当堂检测在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自做匀加速运动(阻力不计)．甲、乙两同学在一起议论，甲同学说：大人推力大，小孩推力小，因此重车的加速度大．乙同学说，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大．你认为他们的说法是否正确?请简述理由．答：甲、乙两同学的结论和理由都不全面和充分，物体的加速度决定于物体所受的合外力和物体的质量．大人的推力虽然大，但车的质量也大，因此重车的加速度也不一定就大．小车的质量小，但是小孩的推力也小，因而轻车的加速度也不一定大．判断谁的加速度大，必须看各自的质量和合外力．[小结]本节我们学习了：1．力是物体产生加速度的原因．2．用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法．3．物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致．4．实验数据的处理方法．九、板书设计表格数据分析十、教学反思学生实验控制比较难，可能出现各种情况，课前教师应做好充分准备必修一4.2实验：探究加速度与力、质量的关系学案课前预习学案一、预习目标实验目的，实验思路，实验方案，实验结果的分析二、预习内容1、一切物体总保持_______状态或________状态，除非__________________，这就是牛顿第一定律．牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力不是_________的原因，而是______________的原因．2、物体的这种保持_________或__________的性质叫做惯性，惯性是物体的____性质．三、提出疑惑课内探究学案一、学习目标知识与技能1．理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关．2．通过实验探究加速度与力和质量的定量关系．3．培养学生动手操作能力．过程与方法1．指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系，知道用控制变量法进行实验． 2．学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验．3．对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题，情感态度与价值观1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．3. 培养与人合作的团队精神．二、学习过程1、两车质量相同．表格设计如下：参考表格次数拉车砝码(g) 加速度a1拉车砝码(e) 加速度a2123452、某次实验用打点计时器交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图4-2-9所示（使用图4-2-3所示的装置）,图中前几个点模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度v B=_____m/s, v C=_____m/s, v D=_____m/s, v E=_____m/s,由此测得小车的加速度是多大？三、反思总结本节我们学习了：1．力是物体产生的原因．2．用探究物体的加速度与合外力、质量的关系；设计实验的方法．3．物体的质量一定时，越大，物体的也越大；合外力一定时，物体的越大，其越小，且合外力的方向与加速度的方向。

实验：探究加速度与力、质量的关系1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置。

(1)本实验采用的实验方法是( )A.控制变量法B.理想实验法C.等效替代法D.实验推理法(2)下列说法中正确的是( )A.在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量C.在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者的关系,应作出a -图像D.当小车的质量远小于砝码盘和砝码的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小【解析】(1)选A。

该实验是探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故A正确,B、C、D错误。

(2)选C。

该实验采用的是控制变量法,即保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力的大小不变,故A错误;在探究加速度与外力的关系时,应保持小车的质量不变,故B错误;要直观地反映两个量之间的关系,可以通过作图来解决,但是只有作出一条直线,才可以直观地反映两个变量之间的关系,在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a -图像,故C 正确;设小车的质量为M,砝码盘和砝码的质量为m,只有M≫m时才可以认为绳对小车的拉力F大小等于盘和盘中砝码的重力mg,故D错误。

答案：(1)A (2)C2.用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B.按图示安装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量E.保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值G.作a -M关系图像,并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是,该步骤应排在步实验之后。

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系【学习目标】1．通过实验探究加速度与力、质量的定量关系；2．会用控制变量法研究物理规律，能通过a－F、a－1m图象研究加速度与力、质量之间的关系【使用说明】阅读教材P71至P74，自主完成预习案、探究案，用红笔标出疑问，以备合作探究。

【预习案】——帮助你梳理基本知识1.加速度与力、质量的定性关系加速度是描述物体的物理量；当物体的质量一定时，受力越大，加速度；当物体受力一定时，它的质量越小，加速度。

这表明：加速度的大小由物体的质量和受到的作用力共同决定。

2.实验的基本思想——控制变量法（1）保持研究对象即小车的质量不变，改变砝码盘的质量，即改变，测出小车的对应加速度，探究加速度与作用力的关系．（2）保持砝码盘的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象小车的，测出不同质量对应的加速度，探究加速度与质量的关系．3.上图中，砝码盘在重力作用下拉动小车，拉力是否等于小车所受的合力？为什么？4. 教材P73图4.2-6所示，将木板的右端适当垫高，使木板形成斜面，这样做的目的是什么？5. 注意事项（1）实验中应先接通电源后释放小车．（2）在平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡．（3）改变砝码盘的质量过程中，要始终保证砝码盘的总质量（远小于、远大于）小车的质量．（4）作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去．【探究案】——帮助你理解重难点探究一：保证小车质量一定，探究加速度与力的关系6．如图所示为某同学设计的“探究加速度与力、质量的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．电源频率为50Hz。

平衡摩擦力后，挂上砝码盘，然后逐一添加砝码到砝码盘中，测量小车对应的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：（1（2）请根据a－F图象分析：小车质量一定时，加速度a与合力F有何关系？探究二：保证小车受到的合力一定，探究加速度与小车质量的关系7．在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码盘的总质量不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M的数据如下表：（1当的物理量建立坐标系，并作出图线。

第四章1 牛顿第一定律一、课前自主学习㈠课本导读1．人类对力和运动的关系的探索历程⑴亚里士多德认为力与运动的关系是什么？⑵伽利略通过斜面理想实验得到的结论是什么？⑶笛卡尔在伽利略的基础上做了什么补充？⑷牛顿第一定律的内容：_______物体总保持___________状态或________状态，除非_________ _________________________________________。

牛顿第一定律又称为_________定律。

2．理想实验资料所谓“理想实验”，又叫做“假想实验”、“抽象的实验”或“思想上的实验”， 是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”，它是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。

“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想，首先，“理想实验”是以实践为基础的。

所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析。

可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。

伽利略的理想实验是在可靠事实的基础上进行抽象思维的一种科学推理，科学研究中的一种重要方法，在自然科学的研究中有着重要的作用，它可以深刻揭示自然规律，被爱因斯坦誉为“是人类思想史上最伟大的成就之一”。

3．牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特殊情况，它三个方面的意义：⑴描述了物体不受外力时的运动情况。

（物体的运动不需要外力维持。

）⑵提出了惯性的概念。

（物体具有保持原来的___________状态或_________状态的性质，这种性质叫做惯性。

）⑶指出了力与运动的关系：力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。

注意：惯性是物体的一种固有属性，而惯性定律（即牛顿第一定律）是一条客观的运动规律，所以惯性不是惯性定律。

3．物体惯性的大小用质量来量度。

对惯性的理解如下：⑴惯性是物体本身的一种固有属性，即一切物体在任何情况下都有惯性（即无论物体是静止还是运动，无论物体是受力还是不受力，在任何时候，任何状态下都具有惯性。

1第四章 牛顿运动定律 1 牛顿第一定律——————[训练要求了然于胸]——————————[重点难点强化认知]——————— 1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论．重点：牛顿第一定律的内容及意义．2.理解牛顿第一定律的内容及意义．难点：惯性现象的分析. 3.能举例说明：物体的质量是其惯性大小的量度.一、理想实验的魅力 1．亚里士多德的观点必须有力作用在物体上，物体才能________；没有力的作用，物体就要________在一个地方． 2．伽利略的斜面实验(1)理想实验：让小球沿一个斜面从静止状态开始向下运动，再让小球冲上第二个斜面，如果没有摩擦，无论第二个斜面的倾角如何，小球所达到的高度________，若将第二个斜面放平，小球将________． (2)实验结论：力不是________________物体运动的原因． 3．笛卡儿的观点如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一________沿同一________运动，既不停下来也不偏离原来的方向．二、“牛顿物理学的基石——惯性定律”1．牛顿的总结：一切物体总保持____________状态或________状态，除非__________________迫使它改变这种状态，这就是牛顿第一定律． 2．惯性物体具有保持原来________状态或________状态的性质；________(A.质量 B ．速度)是物体惯性大小的唯一量度．判断正误(1)伽利略的理想实验是不科学的假想实验．( )(2)小李驾车沿环城路匀速运动一周的过程中，其运动状态不变．( ) (3)物体只有静止或做匀速直线运动时才有惯性．( ) (4)物体只有受到外力作用时才有惯性．( ) (5)力无法改变物体的惯性．( )[合作探究一] 牛顿第一定律的理解及应用 [问题情境]问题1.牛顿第一定律正确揭示了力与运动的什么关系？问题2.牛顿第一定律揭示了物体的什么属性？[例1] 关于牛顿第一定律的下列说法中，正确的是( ) A ．牛顿第一定律是有实验基础的，因此可用实验来直接验证B ．牛顿第一定律中提出的物体不受外力作用的条件是不可能达到的，所以这条定律可能是错的C ．牛顿第一定律是牛顿一个人的研究成果D ．牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过进一步推理而概括总结出来的 变式训练1下列关于牛顿第一定律的说法中正确的是( ) A ．牛顿第一定律是实验定律B ．牛顿第一定律只是提出了惯性的概念C ．牛顿第一定律提出了当物体受到的合外力为零时，物体将处于静止状态D ．牛顿第一定律既提出了物体不受外力作用时的运动规律，又提出了力是改变物体运动状态的原因2变式训练2关于牛顿第一定律，下列说法中正确的是( )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 ．牛顿第一定律就是惯性C ．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性D ．物体运动的状态发生变化时，物体必定受到外力的作用[合作探究二] 对惯性概念的理解及应用 [问题情境]问题1.惯性的表现形式是什么？问题2.惯性与力、速度有什么关系？[例2] 下列关于惯性的说法中正确的是( )A ．运动速度大的物体，不能很快停下来，是因为速度大时，惯性也大B ．静止的火车启动时，速度变化慢，是因为静止的火车惯性大C ．乒乓球可以快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小的缘故D ．物体受到的外力大，则惯性小；受到的外力小，则惯性大变式训练1关于物体的惯性，下列说法中正确的是( )A ．把手中的球由静止释放后，球能加速下落，说明力是改变物体惯性的原因B ．我国优秀田径运动员刘翔在进行110 m 栏比赛中做最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大，物体的惯性也越大C ．战斗机在空战时，甩掉副油箱是为了减小惯性，提高飞行的灵活性D ．公交汽车在启动时，乘客都要向前倾，这是乘客具有惯性的缘故 变式训练2下列关于惯性的说法中，正确的是( ) A ．人走路时没有惯性，被绊倒时有惯性B ．百米赛跑到达终点时不能立即停下来是由于惯性，停下来时就没有惯性了C ．物体没有受外力作用时有惯性，受外力作用后惯性被克服了D ．物体的惯性与物体的运动状态及受力情况均无关1．物体的运动状态改变了，不可能发生的是( )A ．速率不变B ．速度不变C ．惯性大小随之变化D ．物体未受任何力2．伽利略的理想实验证明了( )A ．要物体运动必须有力作用，没有力作用物体将静止B ．要物体静止必须有力作用，没有力作用物体就运动C ．物体不受外力作用时，一定处于静止状态D ．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动或静止状态3．锤头松动的时候，把锤柄末端在地面上磕一磕，锤头就牢了，这是利用( ) A ．锤头的惯性 B ．锤柄的惯性 C ．地面的惯性 D ．人手的惯性4．某人用力推一下原来静止在水平面上的小车，小车便开始运动，此后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动，可见( )A ．力是使物体产生速度的原因B ．力是维持物体运动的原因C ．力是改变物体惯性的原因D ．力是改变物体运动状态的原因32 实验：探究加速度与力、质量的关系——————[训练要求了然于胸]——————————[重点难点强化认知]——————— 1.学会用控制变量法研究物理规律． 重点：1.怎样测量物体的加速度． 2.理解力是使物体产生加速度的原因．2.怎样提供和测量物体所受的力．3.探究加速度与力、质量的关系，知道怎样由实验结果得出结论.难点：设计方案、进行实验、作出图象、得出结论.一、实验目的 探究加速度与力、质量的关系：当质量一定时，加速度与力成____；当作用力一定时，加速度与质量成_____． 二、实验原理采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变化，而研究其中__________的变化的方法．本试验有F 、 m 、a 三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量．即当力不变时，加速度与______的关系；当质量不变时，加速度与____的关系． 三、实验器材打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，导线，天平，________， 砝码． 四、实验步骤1．用天平测出小车和小桶的质量M 和m ，把数值记录下来． 2．按图把实验器材装好，不挂小桶．3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能在其上面做匀速运动． 4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源再放开小车，取下纸带并标上号码． 5．保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标好． 6．保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标好．7．计算出加速度，作出加速度与力的图象及加速度与质量的倒数的图象．[合作探究一] 实验数据记录及数据处理 [问题情境]问题1.把小车在不同质量下的加速度填在设计好的表格中；如何直观判断加速度a 与m 的数量关系？并根据数据作出a －1m图象．表一：问题2.把小车在不同拉力下的加速度填在设计好的表格中；如何直观判断加速度a 与F 的数量关系？并根据数据作出aF 图象． 表二：物理量 1 2 3 4 5 6 质量m 1/m 加速度a 物理量 1 2 3 4 5 6作用力F加速度a4[合作探究二] 误差分析与注意事项 [问题情境]问题1.砂与桶质量过大对实验有什么影响？问题2.实验中应注意什么？[例]某实验小组在“验证牛顿第二定律”的实验中，图甲为实验装置简图．(所用交变电流的频率为50 Hz)． (1)同学们在进行实验时，为了减小实验时的系统误差，使分析数据时可以认为砂桶的重力等于小车所受的合外力，你认为应采取的措施有：①________________________________________________________________________ ②________________________________________________________________________(2)图乙所示为某小组在做实验中，由打点计时器得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T ＝0.10 s ，其中s 1＝7.05 cm 、s 2＝7.68 cm 、s 3＝8.33 cm 、s 4＝8.95 cm 、s 5＝9.61 cm 、s 6＝10.26 cm.则打A 点时小车的瞬时速度的大小是________m/s ，小车加速度的大小是________m/s 2(计算结果保留三位有效数字)．(3)另一小组在该实验中得到了如下一组实验数据：F /N 0.196 0.294 0.392 0.490 0.588 a /(m·s －2) 0.25 0.58 0.90 1.20 1.53①在图丙的坐标系中画出a －F 的图线②从图中可以发现实验操作中存在的问题 可能是________(填字母序号) A ．实验没有平衡摩擦力B ．实验中平衡摩擦力时木板倾角过小C ．实验中平衡摩擦力时木板倾角过大D ．实验中小车质量发生变化变式训练1在验证作用力一定时，加速度与质量成反比的实验中，以下做法错误的是( ) A ．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上 B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C ．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源D ．求小车加速度时，可用天平测出装砂小桶(或砝码)质量M ′以及小车的质量M ，直接用公式a ＝M ′Mg求出变式训练2在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，用改变小桶中砂的质量的办法来改变对小车的作用力F ；用打点计时器测出小车的加速度a ，得出若干组F 和a 的数据，然后根据测得的数据作出如图所示的aF 图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因是( ) A ．没有平衡摩擦力，且小车质量较大B ．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大C ．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大D ．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大51．某实验小组的几名同学在探究加速度与物体的质量以及外力关系的实验中，当物体的质量一定时，分别根据实验数据画出了不同的实验图象，如图所示，下列说法中分析正确的是( )A ．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B ．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C ．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D ．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小2．经过对加速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习，已经知道物体的加速度a 与物体受的力F 及物体的质量m 满足的关系式a ∝F ，a ∝1m.如果在光滑的水平面上有一质量为m 的物体受到水平力F 作用，从静止开始在t 时间内移动了x 距离，今要使距离变为4x 可采用以下哪一种方法( ) A ．将水平恒力增为4FB ．将物体质量减为原来的一半C ．将作用时间增为2tD ．将作用时间增为4t 3.如图所示是某同学做探究加速度与力、质量的关系实验时已接通电源正要释放纸带时的情况．请你指出该同学的五个差错． (1)电源________．(2)打点计时器位置________． (3)滑轮位置________． (4)小车位置________． (5)长木板________．4．(1)在探究实验中，测量长度的工具是________，精度是________mm ，测量质量的工具是________． (2)处理实验数据时采用描点法画图象，是为了__________________；________________________.63 牛顿第二定律——————[训练要求了然于胸]——————————[重点难点强化认知]——————— 1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式，理解牛顿第二定律是连接运动学和动力学的桥梁．重点：牛顿第二定律的内容及意义．2.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的．难点：运用牛顿第二定律分析问题. 3.理解公式中各物理量的意义及相互关系，会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.阅读教材并填空1．牛顿第二定律：物体加速度的大小跟它受到的作用力成________，跟它的质量成________，加速度的方向跟作用力的方向________．2．“牛顿”这个单位是根据牛顿第二定律定义的.1 N 等于质量为______的物体，获得______的加速度时受到的合力．3．F ＝kma 中的比例系数k 在________________时取1；此时牛顿第二定律的公式是________． 4．实际物体受力通常不止一个，这时牛顿第二定律中的力是指________．1．在牛顿第二定律的表达式F ＝kma 中，有关比例系数k 的下列说法中，正确的是( ) A ．在任何情况下k 都等于1B ．k 的数值由质量、加速度和力的大小决定C ．k 的数值由质量、加速度和力的单位决定D ．在国际单位制中，k 等于12．关于a 和F 合的关系，以下说法正确的是( ) A ．物体所受合外力越大，加速度就越大B ．一旦物体受到合外力的作用，物体就具有了加速度和速度C ．合力消失，物体还将继续加速一段D ．物体的加速度方向一定与所受合力方向相同[合作探究一] 对牛顿第二定律的进一步理解 [问题情境]问题1.如何理解牛顿第二定律的因果关系？问题2.如何理解牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性、同体性？[例1] 下列对牛顿第二定律的表达式F ＝ma 及其变形公式的理解，正确的是( ) A ．由F ＝ma 可知，物体所受的合力与物体的质量成正比，与物体的加速度成反比B ．由m ＝Fa 可知，物体的质量与其所受合力成正比，与其运动的加速度成反比C ．由a ＝Fm可知，物体的加速度与其所受合力成正比，与其质量成反比D ．由m ＝F /a 可知，物质的质量可以通过测量它的加速度和它所受到的合力而求出 变式训练1关于速度、加速度、合外力的关系，下列说法中不正确的是( ) A ．不为零的合外力作用于静止物体的瞬间，物体立刻获得加速度B ．加速度方向与合外力方向总是一致的，但与速度方向可能相同，也可能不同C ．在初速度为零的匀加速直线运动中，速度、加速度与合外力方向三者总是一致的D ．合外力变小，物体的速度一定变小7变式训练2关于物体的质量、加速度和合力之间的关系，下列说法正确的是( ) A ．质量较大的物体加速度一定小 B ．受到合力较大的物体加速度一定大C ．物体所受合力的方向一定与物体的运动方向相同D ．物体所受合力的方向一定与物体的加速度方向相同 [合作探究二] 牛顿第二定律的一般解题步骤 [问题情境]问题1.运用牛顿第二定律解题的基本思路和步骤是什么？问题2.用牛顿第二定律解题的常用方法是什么？[例2]地面上放一木箱，质量为40 kg ，用100 N 的力与水平方向成37°角推木箱，如图所示，恰好使木箱匀速前进．若用此力与水平方向成37°角向斜上方拉木箱，木箱的加速度多大？(取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)变式训练1一个质量为50 kg 的物体在水平面上受到一个100 N 的水平拉力，水平面对它的滑动摩擦力为25 N ，求物体的加速度的大小．变式训练2质量为m 的木块，以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动，斜面静止不动，木块与斜面的动摩擦因数为μ如图所示，求：木块向上滑动时的加速度大小和方向？1．从牛顿第二定律知道，无论怎样小的力都可以使物体产生加速度，可是当我们用一个力推桌子却没有推动，这是因为( )A ．牛顿第二定律不适用于静止的物体B ．桌子的加速度很小，速度增量很小，眼睛不易觉察到C ．推力小于摩擦力，加速度为负值D ．推力、重力、地面支持力与摩擦力的合力等于0，桌子的加速度为0，所以桌子保持原来的静止状态．2．力F 1单独作用于一个物体时，物体具有的加速度大小为2 m/s 2，力F 2单独作用于同一个物体时，物体具有的加速度大小为4 m/s 2，当F 1、F 2共同作用于该物体时，物体具有的加速度大小可能是( ) A ．2 m/s 2 B ．4 m/s 2 C ．6 m/s 2 D ．8 m/s 2 3．质量为1 kg 的物体静止在水平地面上，在4 N 的水平拉力作用下，刚好能匀速运动，若将此力增至6 N ，则物体加速度是________m/s 2，若除去拉力物体加速度将是________m/s 2.4.如图所示，质量为10 kg 的小球穿在一竖直杆上．当该小球被释放后沿杆竖直下滑的加速度是2 m/s 2，则球施加在杆上的作用力大小是________N ，方向________．(g 取10 m/s 2)84 力学单位制——————[训练要求了然于胸]——————————[重点难点强化认知]———————— 1. 知道什么是单位制，知道基本单位和导出单位的含义及力学中三个基本单位，及其导出单位． 重点：基本单位和导出单位的含义．2. 认识单位制在物理计算中的规范使用．难点：单位的推导过程. 3.能通过物理量定义和推导过程掌握各物理量的国际单位.1．基本单位和导出单位(1)物理学的关系式确定了物理量之间的数量关系的同时，也确定了物理量的________________间的关系． (2)只要选定几个物理量的单位，就能够利用________之间的关系推导出其他物理量的单位；这些被选定的物理量叫做________，它们的单位叫做________．(3)由基本量根据________关系推导出来的其他物理量的单位，叫做________． (4)__________单位和__________单位一起组成了单位制． 2．国际单位制(1)国际单位制是一种国际通用的，包括一切计量领域的单位制．(2)国际单位制中的基本单位是________、________、________、________、开[尔文]、摩[尔]、坎[德拉]，其他的单位如m/s ，kg/m 3均属于________单位．1.比赛中两辆摩托车的速度分别为v 1＝144 km/h ，v 2＝50 m/s ，甲同学说v 1>v 2，乙同学说v 1<v 2，哪一个同学说得对，为什么？2．判断正误(1)物理量的单位均可以互相导出．( )(2)一个物理量的单位若用两个或两个以上的基本单位的符号表示，这个物理量的单位一定是导出单位．( )(3)一般来说，物理公式主要确定各物理量之间的数量关系，并不一定同时确定单位关系．( ) (4)空气对运动物体的阻力正比于其速度，即f ＝k v ，其中k 没有单位．( )[合作探究一] 正确区别基本单位、导出单位、国际单位及意义 [问题情境]问题1.请说出它们的联系与区别是什么？问题2.单位制的意义？9[例1] 现有下列物理量或单位，按下面的要求填空．(只填代号) A ．力 B ．米/秒 C ．牛顿 D ．加速度 E ．质量 F ．秒 G ．厘米 H ．长度 I ．时间 J ．千克 K ．米(1)属于物理量的是________．(2)在国际单位制中，其单位作为基本单位的物理量有________．(3)在国际单位制中属于基本单位的是________，属于导出单位的是________．变式训练1下列说法中正确的是( )A ．质量是物理学中的基本物理量B ．km 是国际单位制中的基本单位C ．kg·m/s 2是国际单位制中的导出单位D ．时间的单位小时是国际单位制中的导出单位 变式训练2关于力学单位制，下列说法正确的是( ) A ．kg ，m/s ，N 是导出单位 B ．kg ，m ，s 是基本单位C ．在国际单位制中，质量的单位可以是kg ，也可以是gD ．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F ＝ma[合作探究二] 单位制的应用 [问题情境]问题1.简化计算过程的单位表达．问题2.推导物理量的单位．问题3.判断比例系数的单位．问题4.比较物理量的大小．[例2] 在研究匀变速直线运动的实验中，取计数时间间隔为0.1 s ，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值Δx ＝1.2 cm ，若还测出小车的质量为500 g ，则关于加速度、合外力大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是( )A ．a ＝1.20.12 m/s 2＝120 m/s 2B ．a ＝1.2×10－20.12m/s 2＝1.2 m/s 2 C ．F ＝500×1.2 N ＝600 N D ．F ＝0.5×1.2 N ＝0.60 N 变式训练1质量为400 g 的物体，测得它的加速度为a ＝40 cm/s 2，则关于它所受的合力的大小及单位，下列选项正确的是( )A ．F ＝ma ＝400×40＝16000 NB ．F ＝ma ＝0.4×0.4 N ＝0.16 NC ．F ＝ma ＝0.4 kg ×0.4＝0.16 ND ．F ＝ma ＝0.4 kg ×0.4 m/s 2＝0.16 N10变式训练2在解一道文字计算题(由字母表达结果的计算题)时，一个同学解得x ＝F2m(t 1＋t 2)，其中x 是物体的位移，F是物体所受的合外力，m 是物体的质量，t 1和t 2是物体运动的时间，用单位制的方法检查，这个结果( ) A ．可能是正确的 B ．一定是错误的C ．如果用国际单位制，结果可能正确D ．用国际单位，结果错误；如果用其他单位制，结果可能正确1．测量国际单位制规定的三个力学基本物理量分别可用的仪器是下列哪一组( ) A ．米尺、弹簧测力计、秒表 B ．米尺、测力计、打点计时器 C ．量筒、天平、秒表 D ．米尺、天平、秒表2．一物体在2 N 的外力作用下，产生10 cm/s 2的加速度，求该物体的质量．下面有几种不同的求法，其中单位运用正确、简洁而又规范的是( )A ．m ＝F /a ＝210 kg ＝0.2 kgB ．m ＝F /a ＝ 2 N 0.1 m/s 2＝20 kg·m/s 2m/s 2＝20 kgC ．m ＝F /a ＝20.1＝20 kgD ．m ＝F /a ＝20.1kg ＝20 kg3．下列关于重力和质量的单位以及关系的叙述中，正确的是( ) A ．在地面上质量为1 kg 的物体，其重力约为10 N B ．1 kg ＝10 NC ．1 kg 的质量约为10 ND ．10 N 的力约为1 kg 的质量4．完成下列单位的换算： 3 t ＝________kg ；72 km/h ＝________m/s ； 40 cm/s 2＝________m/s 2； 2 N/g ＝________m/s 2.115 牛顿第三定律———————[训练要求了然于胸]——————————[重点难点强化认知]——————— 1.认识力的作用是相互的，能找出某个力对应的反作用力．重点：牛顿第三定律的理解及应用．2.掌握牛顿第三定律的内容，知道作用力和反作用力的关系不受物体运动状态和参考系等的影响． 难点：区分平衡力和作用力与反作用力.3.会运用牛顿第三定律解释生活中的有关问题.阅读教材并填空1．作用力和反作用力 (1)实验体验： ①如下左图所示，甲船上的人用力推乙船，乙船也要推甲船，两只船同时从静止开始向________方向运动．②如上右图，放在水平桌面上静止的书本受到了桌面对它的_______，同时书本对桌面也施加了一个_____． (2)结论：观察实验表明，物体之间的作用总是________的．施力物体同时也一定是________，物体间的相互作用的这对力，叫做________和________，它们总是________、________.2．牛顿第三定律(1)探究实验： 如图所示，把A 、B 两个弹簧测力计连接在一起，B 的一端固定，用手拉A ，两个测力计读数大小________，它们受力的方向________． (2)牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小________，方向________，作用在________． (3)应用举例：①汽车的发动机驱动车轮转动，由于轮胎和地面间的摩擦，车轮向________推地面，地面给车轮一个向________的________，使汽车前进．②喷气式飞机向后喷气时，喷出的气体给飞机一个________，使飞机向前飞行．1．判断正误(1)一个物体受几个力作用，则一定存在几个反作用力．( ) (2)两个物体只有接触才存在作用力和反作用力．( )(3)相互作用的一对力中，称哪一个力为作用力是任意的．( )(4)凡是大小相等，方向相反，作用在同一直线上的力都是作用力和反作用力．( ) 2.问题思考鸡蛋碰石头，鸡蛋破了，而石头丝毫无损，说明石头对鸡蛋的作用力大，而鸡蛋对石头的作用力小，这一判断对吗？12[合作探究一] 作用力和反作用力 [问题情境]问题1.作用力与反作用力是同一性质的力吗？问题2.作用力和反作用力总是成对出现吗？作用在同一个物体上吗？[例1] 人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有( ) A ．一对 B ．二对 C ．三对 D ．四对变式训练关于作用力与反作用力，下列说法正确的是( ) A ．物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力 B ．作用力与反作用力一定是同种性质的力C ．作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上D ．匀速上升的气球所受浮力没有反作用力[合作探究二] 对牛顿第三定律的理解 [问题情境]问题．牛顿第三定律的适用范围？[例2] 2012年10月25日，我国“北斗”导航卫星家族的第16名成员顺利落户太空．第16颗卫星的顺利升空意味着，中国“北斗”卫星区域导航系统建设全面完成，将具备覆盖亚太大部分地区的服务能力．如图是利用计算机记录的卫星发射时火箭和卫星之间的作用力和反作用力的变化图线，根据图线可以得出的结论是( )A ．作用力大时，反作用力小B ．作用力和反作用力的方向总是相反的C ．作用力和反作用力是作用在同一个物体上的D ．牛顿第三定律在物体处于非平衡状态时不再适用变式训练如图所示，马拉车在水平路面上前进，下列说法正确的是( ) A ．马对车的拉力大于车对马的拉力 B ．马对车的拉力小于车对马的拉力 C ．马对车的拉力等于车对马的拉力D ．只有当马车匀速前进时，马对车的拉力才等于车对马的拉力。