高中物理第四章加速度与力质量的关系

加速度与力、质量的关系

【学习目标】

1.认识影响加速度的因素—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.

【预习案】

1.探究加速度与力、质量的关系

（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____________有关.

（2）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____________.

（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____________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.

2.制定实验方案时的两个问题

（1）测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________，并用秒表测量____________，由公式

____________算出.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.

（2）在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是____________关系.

3.怎样由实验结果得出结论

在本探究实验中，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.

自主探究：

1.当研究三个或三个以上的参量之间的关系时应采用什么研究方法？

2.在探究加速度与力的关系时，这个力应是物体所受的合力，如何为运动物体提供一个恒定的合力？

3.在研究加速度与质量的关系时，为什么要描绘a －

m 1图象，而不是a －m 图象？

【探究案】

1.控制变量法

本实验中：控制m不变，研究加速度a与外力F的关系；控制F不变，研究加速度a与质量m的关系.

2.探究加速度与力的关系

（1）探究加速度与力的关系，这个力应该是物体所受的合力，故探究时应设法使你测出的力就是该物体的合力.采用案例中的设计方案时，近似认为砝码和托盘的重力就是小车所受的合力，这就必须平衡掉小车运动过程中所受的摩擦力，具体方法是：将木板固定打点计时器的一端垫高到一个适当的角度，使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡，使得连有纸带的小车在上面

轻轻一推恰能匀速下滑为止.

（2）利用所测得的数据在a－F坐标上描点并连线，所连

的直线应通过尽可能多的点，不在直线上的点应均匀分布在直

线两则，这样所描的直线可能不过原点，如图4－2－1所示.

图（a）是由于平衡摩擦力时斜面倾角太小，未完全平衡摩擦力所致；图（b）是由于平衡摩擦力时斜面倾角太大，平衡摩擦力过度所致.

特别提醒：平衡摩擦力时要使小车拖着纸带，使纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，通过打下的纸带判断小车是否做匀速直线运动，从而判断是否已经平衡了摩擦力.

3.实验中需注意的事项

（1）平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.

（2）平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.

（3）小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车.

（4）作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧.离直线较远点是错误数据，可舍去不予考虑.

当堂检测——有效训练，反馈矫正

应用点一：数据处理

例1：若测得某一物体m一定时，a与F的关系的有关数据资料如下表.

（1）根据表中数据，画出a－F图象.

（2）从图象可以判定：当m一定时，a与F的关系为_________.

例2：若测得某一物体受力F 一定时，a 与M 的关系数据如下表所示：

（1）根据表中所列数据，画出a －m 图象.

（2）由a －m 1

关系可知，当F 一定时，a 与M 成__________关系.

拓展练习2－1：某学生在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，

测得小车的加速度a 与拉力F 的资料如下表所示.

（1）根据表中的数据在图4－2－5坐标系中作a －F 图线.

（2）图线在F 轴上截距的物理意义是_________________________________________.

反思总结：

1.控制变量法：

2.实验注意事项与误差分析：

2019-2020学年高考物理模拟试卷

一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的

1．电荷之间的引力会产生势能。取两电荷相距无穷远时的引力势能为零，一个类氢原子核带电荷为+q，

核外电子带电量大小为e，其引力势能

P kqe

E

r

=-，式中k为静电力常量，r为电子绕原子核圆周运动的半径（此处我们认为核外只有一个电子做圆周运动）。根据玻尔理论，原子向外辐射光子后，电子的轨道

半径从1r减小到2r，普朗克常量为h，那么，该原子释放的光子的频率υ为（）

A．

21

11

kqe

h r r

υ

⎛⎫

=-

⎪

⎝⎭

B ．

21

11

2

kqe

h r r

υ

⎛⎫

=-

⎪

⎝⎭

C．

12

11

3

kqe

h r r

υ

⎛⎫

=-

⎪

⎝⎭

D．

21

11

3

kqe

h r r

υ

⎛⎫

=-

⎪

⎝⎭

2．如图所示，PQ两小物块叠放在一起，中间由短线连接(图中未画出)，短线长度不计，所能承受的最大拉力为物块Q重力的1.8倍；一长为1.5 m的轻绳一端固定在O点，另一端与P块拴接，现保持轻绳拉直，将两物体拉到O点以下，距O点竖直距离为h的位置，由静止释放，其中PQ的厚度远小于绳长。为保证摆动过程中短线不断，h最小应为（）

A．0.15m B．0.3m C．0.6 m D．0.9 m

3．场是物理学中的重要概念。物体之间的万有引力是通过引力场发生的，地球附近的引力场又叫重力场。若某点与地心相距x，类比电场强度的定义，该点的重力场强度用E表示。已知质量均分布均匀的球壳对壳内任一物体的万有引力为零，地球半径为R。则能正确反应E与x关系的图像是（）

A．B．C．

D．

4．如图所示，是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置示意图，其中质量为m的圆柱体放置在