山西地区高中物理第四章牛顿运动定律4.2实验：探究加速度与力质量的关系2同步练习新人教必修

第四章牛顿运动定律§4.1 牛顿第一定律班级：姓名：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．3、理想实验是科学研究中的__________方法，它把___________和__________结合起来，可以深刻地揭示________________．[习题一]1、关于伽利略的理想实验，下列说法正确的是（）A．只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去B．这个实验实际上是永远无法做到的C．利用气垫导轨，就能使实验成功D．虽然是想象中的实验，但是它建立在可靠的实验基础上2、下列事例中利用物体惯性的是（）A．跳远运动员在起跳前的助跑运动 B．跳伞运动员在落地前打开降落伞C．自行车轮胎做成凹凸不平的形状 D．铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转3、下列关于惯性的说法中，正确的是（）A．汽车刹车时，乘客的身子会向前倾斜，是因为汽车有惯性B．做匀速直线运动的物体和静止的物体没有惯性C．物体的惯性只有在物体速度改变时才表现出来D．物体都具有惯性，与物体是否运动无关，与物体速度是否变化也无关4、门窗紧闭的火车在平直轨道上匀速行驶，车厢内有一人竖直上跳起后落会原处，这是因为（）A．人起跳后，车厢底板仍然对他有向前的推力B．人起跳后，车厢中的空气对他有向前的推力C．人起跳后，在火车运动方向上仍具有与火车相同的速度D．人起跳后，在水平方向上没有受到力的作用5、小孩在向前行驶的轮船的密封船舱内竖直方向上抛出一个小球，结果小球落到了抛出点的后面，这是因为（）A．小球离开小孩后，不具备向前的速度 B．轮船正向前加速运动C．轮船正向前减速运动 D．小球在空中运动时失去惯性6、下列情况中，物体运动状态发生改变的有（）A．物体在斜面上匀速下滑B．在粗糙水平面上运动的物体逐渐停下来C．物体以大小不变的速度通过圆弧轨道D．物体以恒定的加速度做自由落体运动7、下列关于力和运动关系的说法中，正确的是（）A．物体做曲线运动，一定受到了力的作用B．物体做匀速运动，一定没有力作用在物体上C．物体运动状态的改变，一定受到了力的作用D．物体受到摩擦力的作用，运动状态一定会发生变化8、理想实验有时更能深刻地反映自然规律。

实验数据的记录处理：
实验数据 实验次数 第一次 第二次 第三次 a F
a
a与F成正比
0
F
aF
B、加速度与质量的关系 :
实验的基本思路：保持物体所受的合外 力相同，测量不同质 量的物体在该力的作 用下的加速度，分析 加速度与质量的关系。
实验数据记录处理：
实验数据 实验次数 第一次 第二次 第三次
a
m
1 m
a
a
0
0
m
1/m
a 与1/m成正比 1 a m
当堂训练
1、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列 说法正确的是（ ） A、平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上 B、实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于砂和小 桶的质量 C、实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和 车内砝码的总质量，若描出相应的点在一条直线上， 则可证明加速度与质量成反比 D、平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动 过程中纸带也要受到阻力
控制变量法
保证小车所受的力（合外力） 不变，改变小车的质量
（二）测量数据 1.小车所受的力（合外力） 2.小车的质量：天平
3.小车的加速度：纸带
问：如何求小车所受的合外力？受的合外力？
F合=F-f
问（1）小车受到的阻力f如何求出？怎么处理？
问：什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力即 小车所受的合外力？
当小车及车内砝码的质量远大于钩码的质量， 绳子的拉力近似等于钩码的重力，即小车受 到合外力近似等于钩码的重力。
（三）实验过程
A、探究加速度与合外力的关系 实验基本思路：保持物体的质量不变， 测量物体在不同的合力 作用下物体的加速度， 分析加速度与合外力 的关系。

图4-2-6
【解析】图甲中，Ｆ＝０，a≠0，说明小车重力沿木 板的分力大于摩擦力，原因是木板垫得过高。图乙中， a=0，F≠0，说明小车重力沿木板的分力小于摩擦力， 木板倾角过小；当Ｆ较大时，即小盘和砝码的质量较 大时，小车的质量远大于小盘和砝码的质量这一条件 得不到满足，因此图线成曲线。
问题2
怎样由实验结果得出结论
★例1.某质量为1000kg的汽车在平直路面试 车,当达到72km/h的速度时关闭发动机,经过 80s停下来,汽车受到的阻力是多大?重新起步 加速时牵引力为2000N,产生的加速度应为多 大?假定试车过程中 汽车受到的阻力不变。
问1：取什么为研究对象？
问2：关闭发动机后，汽车做什么运动？ 如何求加速度a？受力如何？
二 1.内容：物体加速度的大小 、 跟它受到的作用力成正比， 牛 跟它的质量成反比；加速度 顿 的方向跟作用力的方向相同 第 F 2. 表达式 : F=ma 二 a= m 定 律 表达式中各个符号代表什么？
思考与讨论：
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 是我们用力提一个很重的物体时却提 不动它，这跟牛顿第二定律有无矛盾? 应该怎样解释这个现象?
汽车减速时受力情况
(2) 汽车重新启动时: 牵引力为F=2 000N，
根据F合=ma得: F-f = ma2 a2＝1.75 m／s2 方向与速度方向相同。
f F
N
G 汽车重新加速时的受力情况
用 牛 顿 第 二 定 律 解 题 的 一 般 步 骤
1、确定研究对象 2、分析受力、运动情况， 画出受力分析图
探究1 加速度与力的关系
(1)控制变量法 在研究物体的加速度与它受的力、它的质量间的关系时，因为涉及 到三个物理量，为了研究问题的方便，可采取分别使一个量不变，而研 究另外两个量之间关系的方法，这种方法叫做控制变量法。 （2）探究加速度与力的关系 ①实验思路：保持物体的质量m一定，测量物体在不同力Ｆ作用下 的加速度a，分析a与F的关系。 ②实验数据分析：设计如下的表格，记录数据。

a∝ F
物体的加速度和物体的质量成反比。
a∝1/m
注意事项
1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平 衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码 的质量还是改变小车及砝码的质量，都不 需要重新平衡摩擦力． 2．实验中必须满足小车和砝码的质量远大 于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码 和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉 力相等． 3．各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的 平均加速度．
2.安装好实验装置，在小车上装好纸带，纸带另一端穿 过计时器限位孔，调整木板倾斜程度，平衡摩擦力。
3.控制小车质量不变，用细线将钩码与小车相连（钩码 质量远小于小车质量），打开打点计时器，释放小车， 测出一组数据。
4.改变钩码质量，多测几组数据。 5.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。
数 据 处 理 ： 加 速 度 与 力 的 关 系
m m F1<F2
F1 F2
定性讨论1:
加速度的大小与力 有什么关系？
结论：对同一物体，受力越大，加速度越大。
m1
F
定性讨论2:
m2
m1<m2
F
加速度的大小与质量 有什么关系？
结论：物体受力相同时，质量越小，加速度越大。
讨论1：加速度的大小与力有什么关系？ 结论：对同一物体，受力越大，加速度越大。 讨论2：加速度的大小与质量有什么关系？ 结论：物体受力相同时，质量越小，加速度越大。 加速度a 与力F和质量m有关
1.测量哪些量?
1.怎么设计这个实验? a、F、m
天平 m：
2.怎么测量?
a: 打点计时器 F: 弹簧测力计
2.如何由实验得出结论?
数据处理： m不变时，a与F关系； F不变时，a与m关系。