物理·必修1(粤教版)
探究物体运动与受力的关系
1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，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的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a与合外力F、物体质量m的关系，故D项正确．
答案：D
2．在本实验中，下列做法和理由正确的是( )
A．实验中用的电源是低压直流电源
B．可将装有沙子的小桶用钩码代替，这样做会使实验更加准确
C．实验结果不用am图象，而用a图象，是为了方便根据图象直观地作出判断
D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和沙的质量m以及小车的质量M后，直接用a＝求出
答案：C
3．在“验证牛顿运动定律”的实验中，研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M?m的条件，结果得到的图象应是下图中的( )
解析：在本实验中绳中的张力F＝，则小车的加速度a＝＝，在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，若横轴为，则a－图象应是过原点的直线，当满足M?m时，m可以忽略不计，a≈，a－图象还可以满足图象是过原点的直线；当小车的质量较小、不满足M?m时，图象便发生向下弯曲．故选D.
答案：D
4．(双选)在“探究牛顿第二定律”的实验中，下列说法正确的是( )
A．滑块所受的拉力一定等于砝码的重力
B．要将砝码的重力近似看作滑块所受的拉力，滑块的加速度不应太大
C．实验中为了尽量减小误差，应使滑块的质量远大于砝码的质量
D．实验中为了减小误差，应使滑块的加速度尽量大些
答案：BC
5．已知A、B两物体的质量之比为5∶3，所受合外力之比为2∶1，则A、B的加速度之比为( )
A．5∶6 B．6∶5
C．3∶10 D．10∶3
答案：B
6．(双选)甲、乙两同学用同一装置做实验，根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )
A．在图A中甲同学的原因是没有平衡摩擦力，乙同学是平衡摩擦力过度
B．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远大于沙和沙桶的质量
C．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远小于沙和沙桶的质量
D．图C中甲乙斜率不同的原因是小车上放的砝码质量不同
答案：BD
7．(2014·安徽高一)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
①下列做法正确的是________(填字母代号)
A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上
C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源
D．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
②为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量______________小车和小车上砝码的总质量．(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)
③在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．打点计时器打点的时间间隔为0.02 s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝______________m/s2.(结果保留两位有效数字)
解析：③两计数点之间的时间间隔
T＝0.02 s×5＝0.10 s，由Δs＝aT2得
a1＝ m/s2＝0.16 m/s2，
a2＝ m/s2＝0.15 m/s2，
a＝＝0.155 m/s2，取两位有效数字为
a＝0.16 m/s2.
答案：(1) AD (2)远小于 (3)0.16
8．某实验小组利用如右图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．
①在实验中必须将长木板右端垫高，目的是____________________；当不挂钩码时小车能匀速运动，表明长木板右端高度已调好．
答案：平衡摩擦力
②为了减小误差，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400 g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选____________组比较合理．(填选项前的字母即可)
A．10 g～40 g
B．200 g～400 g
C．1 000 g～2 000 g
答案：A
③实验中打点计时器所使用的是______________(交流、直流)电源．
答案：交流
课件44张PPT。第四章 力与运动
第三节 探究物体运动与受力的关系 栏目链接D1．理解加速度与物体受到的合外力、物体的质量的定量关系．
2．知道测量加速度大小的方法．
重点：用控制变量法定量探究加速度与合外力、质量的关系．
难点：用图象法表示、分析实验数据．
栏目链接 栏目链接1．在实验中，要将砝码的重力近似看作滑块所受的拉力，滑块的加速度不应________，为了尽量减小误差，应使滑块的质量________砝码的质量．
2．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以______________________(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)．
太大 远大于 保持匀速直线运动状态 栏目链接 栏目链接表1 栏目链接表2
栏目链接 栏目链接(1) 看看描出的点是否在过原点的一条直线上，若在一条直线上说明了在滑块质量不变时，____________________________________________________.
答案：加速度a与合外力F成正比 栏目链接答案：合力F一定时，a与m的关系成反比 栏目链接 栏目链接考点1 实验原理与方法
用打点计时器和小车来探究加速度与力、质量的关系，采用控制变量法进行探究：
1．本实验的研究对象是小车和车上的砝码，其质量可用天平测量．
栏目链接2．实验中，小车受到的外力的确定：
(1)平衡摩擦力，实验前为平衡摩擦力，需要在长木板的下面垫一木块(木块垫在没有滑轮的一端)，反复移动木块的位置，直到测出小车所拖纸带上的各个相邻计数点之间的距离都相等为止，这时小车在斜面上所做的是匀速直线运动，小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车的重力沿斜面向下的分力平衡．平衡摩擦力时，不应挂小桶，但应带纸带运动．
栏目链接(2)平衡了摩擦力后，不管改变沙和沙桶的质量，还是改变小车的质量，都不需要重新平衡摩擦力．
(3)让提供拉力的钩码(或沙和沙桶)的质量远小于小车的质量，可认为拉力F等于钩码(或沙和沙桶)的重力．
栏目链接例1 用斜面、小车、沙桶、砝码等器材做“探究加速度与力、质量的关系”实验．
(1)如图(a)，甲同学根据测量数据画出aF图线，图中的直线不通过原点的原因：__________________________________________________
(2)乙、丙同学用同一装置实验，画出了各自得到的aF图线如图(b)所示，说明两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？并比较其大小．
栏目链接 栏目链接解析：(1)由图象可知，小车在所受的力达到一定程度时才有加速度，因此可知，在实验过程中没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．
(2)在aF图象中，图线的斜率表示质量的倒数，斜率越大，质量越小，因此两同学做实验时，两小车及车上的砝码的质量不同，且m乙＜m丙．
栏目链接答案：(1)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
(2)两小车及车上的砝码的质量不同，且m乙＜m丙
小结：1.本实验通过平衡摩擦力的方法使物体受到的合外力等于绳子的拉力，但需要满足钩码的质量远小于小车和砝码的总质量.
2.本实验采用作a-F图线或a 的图线来研究加速度与外力、质量的关系. 栏目链接变 式
练 习1．在验证“牛顿第二定律”实验中，为验证小车质量不变时，a与F成正比，滑块质量M和砝码质量m分别选取下列四组值：
A．M＝500 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 g
B．M＝500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 g
C．M＝200 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 g
D．M＝200 g，m分别为30 g、40 g、50 g、60 g
栏目链接变 式
练 习其他操作都正确，那么在选用________组值测量时所画出的aF图线较准确，在选用此组值时，m取________g时，实验误差较大．
解析：探究滑块质量不变时，加速度a与外力F的定量关系，是用砝码的重力代替滑块的拉力，为了减小实验误差，应使m?M，因此选B组误差较小，所画的aF图线较准确．当m取50 g时实验误差较大．
答案：B 50
栏目链接考点2 数据处理 栏目链接 栏目链接 栏目链接表1 栏目链接表2 栏目链接 栏目链接解析：(1)作出的两个图线如下图所示．
栏目链接 栏目链接变 式
练 习2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，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：
栏目链接变 式
练 习(1)根据表中数据，画出aF图象．
(2)从图象可以判定，当M一定时，a与F的关系为________．
栏目链接变 式
练 习解析：若a与F成正比，则图象是一条过原点的直线．同时因实验中不可避免地出现误差，研究误差产生的原因，从而减小误差，增大实验的准确性，则在误差范围内图线是一条过原点的直线即可．连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑．
答案：(1)aF图象如图所示．
栏目链接(2)正比关系 栏目链接考点2 实验误差分析本实验的误差主要是摩擦力带来的误差、钩码(或者沙和沙桶)重力不等于绳子的拉力，故采用木板倾斜的办法来平衡摩擦力的影响，其次在小车的质量远大于钩码(或者沙和沙桶)的质量条件下，实验非常近似成立． 栏目链接例3 某同学在做“当外力一定时，加速度和质量的关系”的实验时，得到下表中的实验数据：
(1)请用图象来处理这些数据； 栏目链接 栏目链接 (2)根据作出的图象，可以得到小车受到的外力F＝____________________.答案：(1)如图所示(2)由图象的斜率得：F＝0.12 N 栏目链接变 式
练 习3．(2014·广州高一)用下图所示的实验装置来验证牛顿第二定律．
(1)实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下__________，把木板不带滑轮的一端适当垫高来反复调节，直到轻推小车后，纸带上打出的点迹________，即完成平衡摩擦力．
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练 习 答案：(1)悬挂沙桶的绳子及沙桶 均匀分布
(2)沙和沙桶的重力 (3)见解析图 0.3 N 栏目链接
