高中物理粤教版必修一学案 第四章+第二节+影响加速度的因素+Word版含答案

第二节影响加速度的因素
一、 加速度与物体所受合力的关系
1．加速度的测量
(1)在实验中加速度不能直接测量，可以通过测量时间和位移等直接测量的量去间接地测量加速度。
(2)由静止开始做匀变速直线运动的物体，位移s＝at2，测出位移s和时间t，则它的加速度a＝。
2．加速度与物体所受合力的关系
当物体的质量保持不变，物体受到的合外力逐渐增大时，其加速度将增大；反之，当物体受到的合外力逐渐减小时，其加速度将减小。
二、加速度与物体质量的关系
1．在探究加速度与质量的关系时，要保持物体所受合外力不变，而改变物体的质量。
2．设斜面与水平桌面的夹角为θ，小车的质量为M，把小车放在斜面上，忽略小车与斜面间的摩擦，则小车所受合外力为Mgsin__θ，增大小车的质量而保持合外力不变，需要减小夹角θ。
3．当物体所受合外力大小保持不变时，物体质量越大，其加速度将越小，反之则越大。
合作探究——议一议
(1)在探究影响加速度的因素时，首先保持质量不变，探究加速度与合外力的关系，体现了什么思想方法？
提示：控制变量法。
(2)为什么增加小车的质量时，减小斜面与水平桌面的夹角就可以保持合外力不变？
提示：夹角减小，正弦值sin θ减小，故质量增加时，减小夹角而保持Mgsin θ不变。
实验：探究影响加速度的因素
实验一　探究加速度与物体所受合力的关系
1．实验探究方法
控制变量法(保持小车质量不变)。
2．实验目的
验证猜想：小车质量保持不变时，小车所受合外力越大，加速度也越大；反之合外力越小，加速度越小。
3．实验器材
一个带有刻度尺的斜面，一辆四轮小车，一块秒表。
4．实验过程
(1)如图4-2-1所示，让小车从斜面上由静止释放。
图4-2-1
(2)记下小车的运动时间t。
(3)从斜面上读出小车的位移s。
(4)由a＝可求出小车的加速度。
(5)改变斜面与桌面的夹角，可以改变小车受到的合力大小，重做上面的实验。
5．实验结论
当物体的质量保持不变时，物体受到的合外力逐渐增大，其加速度将逐渐增大；反之，物体受到的合外力逐渐减小，其加速度也逐渐减小。加速度的方向与合外力的方向相同。
实验二　探究加速度与物体质量的关系
1．实验探究方法
控制变量法(保持物体受到的合外力不变)。
2．实验目的
验证猜想：小车所受合外力不变时，小车的质量越大，加速度就越小；反之，质量越小，加速度就越大。
3．实验器材
一个带有刻度尺的斜面，一辆四轮小车，一块秒表，弹簧测力计。
4．实验过程
(1)把小车放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面向上拉小车，使小车保持静止或匀速直线运动，记下弹簧测力计的示数。
(2)将小车从斜面上由静止释放，用秒表记录小车的运动时间并读出小车的位移。由a＝可求出小车的加速度。
(3)在小车上增加砝码，重复(1)(2)实验步骤。
5．实验结论
通过对实验数据的分析可知：当物体所受合外力一定时，物体的加速度随物体质量的增大而逐渐减小。
1．研究物体所受合外力与加速度的关系时，要注意保证不变的是(　　)
A．小车所受的合力　　 　B．小车的质量
C．小车的速度 D．小车的位移
解析：选B　研究物体所受合外力与加速度的关系，须保持小车的质量不变。
2．研究质量与加速度的关系时，要注意保证不变的是(　　)
A．小车所受的合力 B．小车的质量
C．小车的速度 D．小车的位移
解析：选A　研究质量与加速度的关系，须保持小车所受的合力不变。
3．关于探究加速度与力、质量的关系的实验，下列说法中正确的是(　　)
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．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，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：选D　探究加速度与力、质量的关系时，先保持质量不变，研究加速度与力的关系；再保持受力不变，研究加速度与质量的关系。再总结出加速度与力、质量的关系。所以，只有选项D正确。
影响加速度的因素
[典例]　在水平路面上，一个大人推一辆重车M，一个小孩推一辆轻车m，各自做匀加速直线运动(阻力不计)。甲、乙两同学在一起议论，甲同学说：大人的推力大，小孩的推力小，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。
[解析]　 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，因而 aM不一定就大；小车的质量小，但小孩的推力也小，因而am 也不一定大。判断谁的加速度大，只有根据物体所受合外力以及自身质量两方面来考虑才能得出正确的结论。
[答案]　见解析
控制变量法是我们在整个物理学习中常用到的一种科学探究方法，在研究多个变量之间的关系时，应用“控制变量法”进行判断，才能得出正确的结论。
　　　　

1．(多选)下面哪些因素会影响物体的加速度(　　)
A．物体的质量　　　　　　 　B．运动物体的速度
C．运动物体受到的推力 D．物体受到的合外力
解析：选AD　影响加速度的因素是物体的质量及物体受到的合外力，故A、D正确。
2．吊车用一恒力将一箱沙子吊起的过程中，因箱体破损导致沙子不断从中漏出，那么，箱子的加速度将(　　)
A．变大 B．变小
C．不变 D．无法确定
解析：选A　沙子不断漏出过程中，箱子的质量不断减小，同时重力不断减小，箱子受拉力、重力的共同作用，因此合外力变大，加速度变大，选项A正确。
3．既然力是影响加速度的因素，我们用较小的力推课桌，课桌却不运动，这是为什么？
解析：我们用很小的力推课桌，课桌受到了静摩擦力。课桌不动是因为课桌受到的合力为零，课桌的运动状态不变，仍保持原来的静止状态。
答案：见解析
1．在研究物体的“加速度与力、质量之间的关系”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
解析：选B　在研究“加速度与力、质量的关系”实验中，采用的是控制变量法，B正确。
2．下列说法正确的是(　　)
A．质量较大的物体加速度一定小
B．受到合外力较小的物体加速度一定小
C．物体所受合外力的方向一定与物体的运动方向相同
D．物体所受合外力的方向一定与物体的加速度方向相同
解析：选D　加速度的大小由质量和合外力共同确定，只知道质量大小或合外力的大小，不能确定加速度的大小，故A、B错；且加速度方向与合外力方向相同但不一定与速度方向相同，C错，D对。
3．物体放在足够长的光滑木板一端，在将木板这端抬起一个较小角度的过程中，物体的加速度将(　　)
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法确定
解析：选A　物体受重力和支持力的作用，合力沿木板平面向下，在将木板抬起的过程中，物体质量不变，合外力逐渐增大，加速度逐渐增大。
4．(多选)关于运动和力的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．物体在运动，并不表明有外力作用在物体上
B．物体所受合力不为零时，其速度必将发生变化
C．物体所受合力不为零时，其加速度必将发生变化
D．物体所受合力为零时，其加速度可能发生变化
解析：选AB　物体所受合力为零可能做匀速直线运动，A对；物体所受合力不为零时，必然产生加速度，合力一定，加速度一定，有加速度，速度必然变化，B对，C、D错。
5．(多选)要使物体加速度增大，下列方法一定可行的是(　　)
A．合力增大，质量增大
B．增大物体的速度
C．质量减小，合力不变
D．合力增大，质量减小
解析：选CD　合力增大产生加速度增大的效果，质量增大产生加速度减小的效果，物体的加速度不一定增大，所以A不对；加速度的大小与速度无关，所以B错；质量减小，合力不变或增大，则加速度一定增大，所以C、D对。
6．自由下落的钢球和塑料球，不计空气阻力，则下落过程中(　　)
A．钢球加速度大
B．塑料球加速度大
C．两个小球加速度相同
D．无法比较二者加速度的大小
解析：选C　合外力、质量同时影响加速度的大小，两个因素同时起决定作用。只有当质量相同时，合外力越大，加速度才越大，合外力越小，加速度才越小。钢球受力大，同时质量也大，塑料球质量小，同时受力也小，二者加速度都是重力加速度，相同。C正确，A、B、D错误。
7．(多选)放在光滑水平面上的物体，在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态。若其中一个力逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原值，则该物体的运动情况是(　　)
A．速度先增大，后减小
B．速度一直增大，直到某个定值
C．加速度先增大，后减小到零
D．加速度一直增大到某个定值
解析：选BC　当其中一个力逐渐减小时，合力逐渐增大，产生的加速度逐渐增大，速度由零逐渐增大，当此力再逐渐恢复原值的过程中，合外力逐渐减小，产生的加速度逐渐减小。但由于加速度方向与速度方向一致，所以速度一直增大，当合外力再减为零时，速度达到最大值。
8.如图1所示，一小球从空中自由落下，当它刚与正下方的弹簧接触时，它将(　　)
图1
A．立即被反弹上来
B．立即开始做减速运动
C．立即停止运动
D．继续做加速运动
解析：选D　小球与弹簧刚接触时，弹簧弹力由零开始增大，刚开始会小于小球的重力，合外力向下，所以小球将继续向下加速运动。小球向下运动时，弹簧将被压缩，弹簧弹力增大，当弹力等于重力时，加速度减小为零，速度达到最大，小球再向下运动，弹簧弹力会大于重力，合外力向上，加速度向上，小球将减速下降。
9．(多选)雨滴在下降过程中，由于水汽的凝聚，雨滴质量将逐渐增大，同时由于下落速度逐渐增大，所受空气阻力也将越来越大，最后雨滴将以某一速度匀速下降，在雨滴下降的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．雨滴受到的重力逐渐增大，重力产生的加速度也逐渐增大
B．雨滴质量逐渐增大，重力产生的加速度逐渐减小
C．由于空气阻力逐渐增大，雨滴下落的加速度逐渐减小
D．雨滴所受重力逐渐增大，但重力产生的加速度是不变的
解析：选CD　空气阻力由零逐渐增大，合外力向下，逐渐减小，加速度逐渐减小，当空气阻力增大到和重力大小相等时，合外力为零，加速度为零，速度达到最大值，以后就保持这一速度做匀速直线运动。
10．(多选)实验探究可知加速度与物体的质量和合外力有关，若已经知道物体的加速度a与物体所受的力F及物体的质量m满足关系式a∝F，a∝。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的作用，从静止开始在t时间内移动了x距离。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4F
B．将物体的质量减为原来的一半
C．将作用时间增为2t
D．将作用时间增为4t
解析：选AC　当质量m、作用时间不变，作用力增为4F时，由于a∝F，所以加速度a增为原来的4倍，由x＝at2得距离变为4x；当F、m不变时，a不变，若时间变为2t，由x＝at2得距离变为4x。
11．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图2)、小车、计时器一个、米尺。
填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响)：
图2
(1)让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。
(2)用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a＝________。
(3)用米尺测量A1相对于A2的高度h，设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝________。
(4)改变________，重复上述测量。
(5)以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图。
如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。
解析：由s＝at2，得a＝。若不考虑摩擦力，则物块受重力和斜面支持力。故F＝mgsin θ＝mg。重复实验时可改变斜面倾角θ。
答案：(2)　(3)mg　(4)斜面倾角θ
12．假设一辆洒水车在恒定的牵引力作用下沿水平马路运动，所受阻力跟车重成正比。如果洒水车尚未洒水时，车子匀速行驶，那么洒水后，它将做什么运动？
解析：牵引力保持不变，洒水后，阻力不断减小，同时车子总质量减小，这两个因素都使车子的加速度增加，所以车子做加速度逐渐增大的加速运动。
答案：加速度增大的加速运动。