高中物理加速度教案

高考物理第一輪能力提升復(fù)習(xí)：實(shí)驗(yàn):加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。

第四課時(shí)實(shí)驗(yàn):加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系

【實(shí)驗(yàn)要求】
1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究加速度與力、加速度與質(zhì)量的關(guān)系。
2．掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法，能根據(jù)圖像寫(xiě)出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系式。
【實(shí)驗(yàn)原理】
1．如圖所示裝置，保持小車(chē)質(zhì)量M不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量m，從而改變細(xì)線對(duì)小車(chē)的牽引力F(當(dāng)mM時(shí)，F(xiàn)=mg近似成立)，測(cè)出小車(chē)的對(duì)應(yīng)加速度a，由多組a、F數(shù)據(jù)作出加速度和力的關(guān)系a-F圖線，探究加速度與外力的關(guān)系。
2．保持小桶和砂的質(zhì)量不變，在小車(chē)上加減砝碼，改變小車(chē)的質(zhì)量M，測(cè)出小車(chē)的對(duì)應(yīng)加速度a，由多組a、M數(shù)據(jù)作出加速度和質(zhì)量倒數(shù)的關(guān)系a-M-1圖線，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。
【實(shí)驗(yàn)器材】
小車(chē)，砝碼，小桶，砂，細(xì)線，附有定滑輪的長(zhǎng)木板，墊塊，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，低壓交流電源，導(dǎo)線兩根，紙帶，托盤(pán)天平及砝碼，米尺。
【實(shí)驗(yàn)步驟】
1．用調(diào)整好的天平測(cè)出小車(chē)和小桶的質(zhì)量M和m，把數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。
2．按如圖裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把掛小桶用的細(xì)線系在小車(chē)上，即不給小車(chē)加牽引力。
3．平衡摩擦力：在長(zhǎng)木板的不帶定滑輪的一端下面墊上墊塊，反復(fù)移動(dòng)墊塊的位置，直至小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（可以從紙帶上打的點(diǎn)是否均勻來(lái)判斷）。
4．在小車(chē)上加放砝碼，小桶里放入適量的砂，把砝碼和砂的質(zhì)量M和m記錄下來(lái)。把細(xì)線系在小車(chē)上并繞過(guò)滑輪懸掛小桶，接通電源，放開(kāi)小車(chē)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，取下紙帶，在紙帶上寫(xiě)上編號(hào)。
5．保持小車(chē)的質(zhì)量不變，改變砂的質(zhì)量（要用天平稱(chēng)量），按步驟4再做5次實(shí)驗(yàn)。
6．算出每條紙帶對(duì)應(yīng)的加速度的值。
7．用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示作用力F，即砂和桶的總重力(m+m)g，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上描出相應(yīng)的點(diǎn)，作圖線。探究加速度與外力的關(guān)系
8．保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車(chē)上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，并做好記錄，求出相應(yīng)的加速度，用縱坐標(biāo)表示加速度a，橫坐標(biāo)表示小車(chē)和車(chē)內(nèi)砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)1/（M+M’），在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果描出相應(yīng)的點(diǎn)并作圖線。探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

知識(shí)點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1．砂和小桶的總質(zhì)量不要超過(guò)小車(chē)和砝碼的總質(zhì)量的1/10，為什么？
2．在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小桶，但小車(chē)應(yīng)連著紙帶且接通電源。用手給小車(chē)一個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔是均勻的，表明小車(chē)受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。
3．作圖時(shí)應(yīng)該使所作的直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能對(duì)稱(chēng)地分布在直線的兩側(cè)，但如遇個(gè)別特別偏離的點(diǎn)可舍去。
【例1】（廣東惠州市07屆高三第二次調(diào)研考試）在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤(pán)及盤(pán)中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車(chē)的加速度可由小車(chē)后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)數(shù)器打上的點(diǎn)計(jì)算出：
（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿(mǎn)足時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)和砝碼的重力。
（2）一組同學(xué)在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，以下做法錯(cuò)誤的是（）
A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤(pán)及盤(pán)中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車(chē)上
B．每次改變小車(chē)質(zhì)量時(shí)，不需重新平衡摩擦力
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
D．小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m以及小車(chē)質(zhì)量M，直接用公式a＝mｇ/Ｍ求出。
（3）在保持小車(chē)及車(chē)中的砝碼質(zhì)量質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，二位同學(xué)得到的a―Ｆ關(guān)系分別如下圖Ｃ、Ｄ所示（a是小車(chē)的加速度，Ｆ是細(xì)線作用于小車(chē)的拉力）。其原因分別是：
Ｃ圖：
Ｄ圖：
導(dǎo)示：（1）ｍＭ；（2）ACD
（3）Ｃ圖：平衡摩擦力時(shí)，長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大了；
Ｄ圖：沒(méi)有平衡摩擦力或木板的傾角過(guò)小。

知識(shí)點(diǎn)二誤差分析及數(shù)據(jù)處理
【例2】在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示：
一木塊放在水平光滑長(zhǎng)木板上，左側(cè)拴有一不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟線，跨過(guò)固定在木板邊緣的滑輪與一重物相連，重物的質(zhì)量為m.木塊右側(cè)與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，在重物牽引下，木塊在木板上向左做勻加速運(yùn)動(dòng)。圖甲給出了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的一些連續(xù)的點(diǎn)，它們之間的距離分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電周期為T(mén)。
根據(jù)給以上數(shù)據(jù)求：
（1）木塊的加速度a=.
（2）細(xì)線對(duì)木塊的拉力T=.
（3）為了減少誤差，你認(rèn)為應(yīng)采取什么措施？
。
導(dǎo)示：（1）
（2）
（3）木塊的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)前將木板右端稍墊高，直至木塊在細(xì)線未掛上重物時(shí)能沿木板勻速下滑。

【例3】（2007年物理海南卷．14）現(xiàn)要驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下：一傾角可以調(diào)節(jié)的長(zhǎng)斜面（如圖）、小車(chē)、計(jì)時(shí)器一個(gè)、米尺。
（１）填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?，完善以下?shí)驗(yàn)步驟（不考慮摩擦力的影響）：
①小車(chē)自斜面上方一固定點(diǎn)Ａ1從靜止開(kāi)始下滑至斜面底端Ａ2，記下所用的時(shí)間
②用米尺測(cè)量Ａ1與Ａ2之間的距離s，則小車(chē)的加速度____________。
③用米尺Ａ1相對(duì)于Ａ2的高h(yuǎn)。設(shè)小車(chē)所受重力為mg，則小車(chē)所受的合外力Ｆ＝________。
④改變_________________，重復(fù)上述測(cè)量。
⑤以h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖。如能得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線，則可以驗(yàn)證“當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律。
（２）在探究如何消除上述實(shí)驗(yàn)中摩擦阻力影響的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)的方案是：
①調(diào)節(jié)斜面傾角，使小車(chē)在斜面上勻速下滑。測(cè)量此時(shí)Ａ1點(diǎn)相對(duì)于斜面底端Ａ2的高度ho。
②進(jìn)行（1）中的各項(xiàng)測(cè)量。
③計(jì)算與作圖時(shí)用（h－h(huán)o）代替h。
對(duì)此方案有以下幾種評(píng)論意見(jiàn)：
Ａ.方案正確可行
Ｂ.方案的理論依據(jù)正確，但利用所給的器材無(wú)法確定小車(chē)在斜面上是否做勻速運(yùn)動(dòng)。
Ｃ.方案的理論依據(jù)有問(wèn)題，小車(chē)所受摩擦力與斜面傾角有關(guān)。
其中合理的意見(jiàn)是________。
導(dǎo)示：（１）②③④斜面傾角（或填h的數(shù)值）
（２）Ｃ。

知識(shí)點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)的拓展與延伸
【例4】（08’揚(yáng)州三校聯(lián)考）一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在斜面上某處，一小車(chē)拖著穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶從斜面上滑下，如圖所示．打出的紙帶的一段如圖所示．
（1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50HZ，利用紙帶圖給出的數(shù)據(jù)可求出小車(chē)下滑的加速度a=．
（2）為了求出小車(chē)在下滑過(guò)程中所受的阻力，還需測(cè)量的物理量有。用測(cè)得的量及加速度a表示阻力的計(jì)算式為f=．
導(dǎo)示：（1）a=4.0m/s2。
（2）斜面傾角（或斜面的長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)的高）；
f=mgsinα-ma。

1、在本實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于器材的選擇和安放，下列說(shuō)法中正確的是（）
A、可以用砂桶代替鉤碼拉動(dòng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)
B、必須將長(zhǎng)木板水平放置在桌面上
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源電壓只要在4V-6V間就可以。因此，如果無(wú)學(xué)生電源，可用4節(jié)干電池代替
D、所掛鉤碼重力應(yīng)大于小車(chē)的重力
2、在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：
（1）我們已經(jīng)知道，物體的加速度（a）同時(shí)跟合外力（F）和質(zhì)量（m）兩個(gè)因素有關(guān)。要研究這三個(gè)物理量之間的定量關(guān)系的基本思路是
；

（2）小薇同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如圖所示，
為了用細(xì)線的拉力表示小車(chē)受到的合外力，還應(yīng)該采取的措施是。在滿(mǎn)足的條件下，可以通過(guò)測(cè)量來(lái)表示小車(chē)受到的合外力；

（3）小薇同學(xué)采用上述實(shí)驗(yàn)方案，并利用公式計(jì)算加速度，則在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)采取的措施是：；為了使誤差盡量小，你認(rèn)為運(yùn)用公式計(jì)算小車(chē)加速度更合理；

（4）針對(duì)小薇同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集與處理，就其中的某一點(diǎn)，提出你有別于小薇同學(xué)設(shè)計(jì)或處理方法：。
答案：1、A
2、（1）先保持m不變，研究a與F的關(guān)系，再保持F不變，研究a與m的關(guān)系；
（2）把木板的末端墊起適當(dāng)高度以平衡摩擦力。砂和桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)質(zhì)量，砂和桶的重力；
（3）先打開(kāi)電源，再釋放小車(chē)；△S=aT2
（4）采用氣墊導(dǎo)軌以減小摩擦力；利用光電門(mén)和計(jì)算機(jī)連接直接得到加速度，利用v-t圖像計(jì)算加速度；用彈簧秤測(cè)量砂和桶的重力；用力和加速度的比值是否不變來(lái)處理數(shù)據(jù)，等等。

延伸閱讀

加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，有效的提高課堂的教學(xué)效率。所以你在寫(xiě)教案時(shí)要注意些什么呢？下面是小編精心為您整理的“加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”，希望對(duì)您的工作和生活有所幫助。

４.２實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

［教學(xué)目標(biāo)］
一、知識(shí)目標(biāo)：
理解物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化快慢，即加速度大小與力有關(guān)
二、能力目標(biāo)：
指導(dǎo)學(xué)生知道用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
三、德育目標(biāo)
1．通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度．
2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神．
3．培養(yǎng)學(xué)生合作的團(tuán)隊(duì)精神．
［教學(xué)重點(diǎn)］
1．控制變量法的使用．
2．如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行．
3．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理．
［教學(xué)難點(diǎn)］
1．如何提出實(shí)驗(yàn)方案并使實(shí)驗(yàn)方案合理可行．
2．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與處理
［課時(shí)安排］
2課時(shí)
［教學(xué)過(guò)程］
一、導(dǎo)入新課
利用多媒體投影圖4—2—1；
分組定性討論
組I：物體質(zhì)量一定，力不同，物體加速度有什么不同?
組2：力大小相同，作用在不同質(zhì)量的物體上，物體加速度有什么不同?
師：請(qǐng)組1的代表回答一下你們討論的結(jié)果．
組1生：當(dāng)物體質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度應(yīng)該隨著力的增大而增大．
師：請(qǐng)組2的代表回答你們組討論的結(jié)果。
組2生：當(dāng)力大小相同時(shí)，物體質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難以改變，所以質(zhì)量越大，加速度越小．
師：物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢取決于哪些因素?定性關(guān)系如何?
生l：應(yīng)該與物體的質(zhì)量和物體所受的力有關(guān)系．力越大，加速度越大；質(zhì)量越大，加速度越?。?br> 生2：這里指的力應(yīng)該是物體所受的合力，以上圖為例，物體所受的重力和支持力相等，不參與加速度的提供．
師：剛才進(jìn)行多媒體演示時(shí)一次是固定力不變，一次是固定質(zhì)量不變，這樣做有什么好處呢?
生：方便我們的研究．
師：這是研究多個(gè)變量之間關(guān)系的非常好的方法，我們把它稱(chēng)作控制變量法．我們以前在什么地方學(xué)到過(guò)這種方法?
生1：在初中我們?cè)谔骄课矬w的密度與質(zhì)量、體積之間的關(guān)系時(shí)。
生2：在研究電流與電壓、電阻的關(guān)系時(shí)．
師：好，我們這節(jié)課就用這種方法進(jìn)行探究加速度和力、質(zhì)量之間的關(guān)系．
二、新課教學(xué)：
（一）加速度與力的關(guān)系
師：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，保持物體的質(zhì)量不變，測(cè)量物體在各個(gè)不同的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系．大家分組討論并且每組設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的原理．
分組討論
組l生1：我們是根據(jù)課本上的參考案例設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的(在投影儀上展示實(shí)驗(yàn)裝置如圖4—2—2)．
組1生2：我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理如下：因?yàn)閮蓚€(gè)小車(chē)的初速度都為零，拉力大小不同，但對(duì)每個(gè)小車(chē)來(lái)說(shuō)保持不變，所以小車(chē)應(yīng)該做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式x=at2/2可知，加速度和位移成正比，只要測(cè)量位移就可以得到加速度與受力之間的關(guān)系，力的大小可以根據(jù)盤(pán)中的砝碼求出來(lái)．
師：下面請(qǐng)組2的代表發(fā)言．
組2生1：我們?cè)O(shè)計(jì)的方法和組1的差不多，我們是用了一輛小車(chē)，小車(chē)后面連接一條紙帶，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)所打的點(diǎn)計(jì)算小車(chē)的加速度，然后再看所受的力和加速度的關(guān)系．
組2生2：為了消除摩擦力的影響，我們?cè)谀景逑旅鎵|了一個(gè)小木塊，當(dāng)小車(chē)沒(méi)有拉力時(shí)讓它在木板上勻速運(yùn)動(dòng)．
師：這個(gè)同學(xué)的想法很好，這樣小車(chē)受到的繩子的拉力就等于小車(chē)受到的合力，下面請(qǐng)組3的同學(xué)代表發(fā)言．
組3生1：前面兩組的同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)都是物體的初速度為零，我們可以利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)一個(gè)更為一般的方法，讓導(dǎo)軌傾斜不同的角度，滑塊所受的力就是重力的分力，讓滑塊滑過(guò)軌道中間的兩個(gè)光電門(mén)，記錄經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度和兩個(gè)光電門(mén)的距離，根據(jù)公式x=(v2－v02)/2a可以求出加速度的大小，從而可以得到加速度和力的關(guān)系．
師：好的，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前還應(yīng)該先設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)表格來(lái)記錄一下自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．那么你是怎樣設(shè)計(jì)表格使你的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得以記錄的呢?
生1：水平面長(zhǎng)木板與小車(chē)，車(chē)后用繩控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)，兩車(chē)質(zhì)量相同．表格設(shè)計(jì)如下：
參考表格
小車(chē)l小車(chē)2
次數(shù)拉車(chē)砝碼(s)位移x1／cm拉車(chē)砝碼(s)位移x2／cm
1
2
3
4
5

生2：用一輛小車(chē)，測(cè)量加速度
次數(shù)拉車(chē)砝碼(g)加速度a1拉車(chē)砝碼(e)加速度a2
1
2
3
4
5
師：好，現(xiàn)在大家就根據(jù)自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把數(shù)據(jù)填人設(shè)計(jì)的表格內(nèi)．
學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，老師巡回指導(dǎo)，幫助實(shí)力較弱的小組完成實(shí)驗(yàn)
師：現(xiàn)在請(qǐng)各小組簡(jiǎn)要進(jìn)行一下實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
組1生1：我們根據(jù)課本上的參考案例進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橐阎≤?chē)的加速度和位移成正比，通過(guò)驗(yàn)證位移和受力之間的關(guān)系，即可得出加速度和受力的關(guān)系．
師：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是怎樣進(jìn)行處理的呢?
組1生2：我用的是位移和對(duì)應(yīng)力的比值．
組1生3：通過(guò)我們的討論，我們發(fā)現(xiàn)用作圖的方法能更好地表示位移(即加速度)和力的關(guān)系．關(guān)系圖表如圖4—2—3所示；可得在研究物體質(zhì)量不變的情況下，物體的加速度與物體所受的外力成正比．
組2生：我們通過(guò)處理小車(chē)后面的紙帶，計(jì)算出小車(chē)的加速度，通過(guò)作圖驗(yàn)證了小車(chē)的加速度和物體所受的合力成正比．組3生：我們用氣墊導(dǎo)軌作出的加速度和所受力的關(guān)系圖象，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是圖象非常接近一條過(guò)原點(diǎn)的直線．
師：大家做得都非常好，那么你們?cè)趯?shí)驗(yàn)中遇到的困難是什么呢?能不能想出辦法來(lái)克服?
組1生：當(dāng)拉小車(chē)的砝碼的質(zhì)量較大時(shí)，繩子容易打滑，從而影響了位移的測(cè)量．我們用松香涂抹在繩子上，效果不錯(cuò)．
組2生：我們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了這樣一個(gè)問(wèn)題，即當(dāng)砝碼的質(zhì)量和小車(chē)的質(zhì)量差不多時(shí)，a—F圖象不能再是一條直線，而是發(fā)生了彎曲．
師：這組同學(xué)的問(wèn)題非常好，實(shí)際上砝碼和盤(pán)的重力并不嚴(yán)格等于小車(chē)受到的拉力，簡(jiǎn)單證明如下：設(shè)砝碼及盤(pán)的質(zhì)量為m，小車(chē)的質(zhì)量為M，則分別對(duì)它們進(jìn)行受力分析，對(duì)小車(chē)，受拉力和摩擦力，對(duì)砝碼和盤(pán)，受重力和拉力，那么它們之間的關(guān)系是什么呢?如果相等，根據(jù)物體受合力為零則物體做勻速運(yùn)動(dòng)，而實(shí)際上砝碼及盤(pán)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是做加速運(yùn)動(dòng)，所以說(shuō)重力和拉力并不相等，而是應(yīng)該重力大于拉力，而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中認(rèn)為二者相等，所以實(shí)驗(yàn)的誤差有一部分來(lái)源于此．控制的方法就是盡可能地使砝碼和盤(pán)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)及砝碼的質(zhì)量，具體的分析方法我們將在下一節(jié)學(xué)到．
組3生：雖然用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較精確，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜．
師：我們可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使數(shù)據(jù)處理變得簡(jiǎn)單化，大家在課下討論一下看如何用數(shù)據(jù)處理軟件處理實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)．
師：以上我們是通過(guò)控制物體的質(zhì)量不變來(lái)探究物體的加速度與物體所受力之間的關(guān)系，下面同學(xué)們繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，通過(guò)控制物體所受的力不變來(lái)探究物體的加速度和質(zhì)量的關(guān)系．
三、小結(jié)
本節(jié)我們學(xué)習(xí)了：
1．力是物體產(chǎn)生加速度的原因
2．用控制變量法探究物體的加速度與合外力的關(guān)系；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法
3．物體的質(zhì)量一定時(shí)，合外力越大，物體的加速度也越大；
四、作業(yè)
1．完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告．
2．設(shè)計(jì)一種方案，測(cè)量自行車(chē)啟動(dòng)時(shí)的平均加速度

§4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

§4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

【學(xué)習(xí)目標(biāo)細(xì)解考綱】
1．能獨(dú)立設(shè)計(jì)探究加速度、質(zhì)量、力三者關(guān)系的探究方案。
2．會(huì)測(cè)量加速度、力、質(zhì)量；并能作出表示加速度與力、加速度與質(zhì)量的關(guān)系的圖象；能根據(jù)圖象寫(xiě)出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系式。
3．體會(huì)探究過(guò)程中所用的科學(xué)方法——控制變量法；學(xué)習(xí)科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。
【知識(shí)梳理雙基再現(xiàn)】
1．加速度是表示物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)________的物理量。根據(jù)事實(shí)經(jīng)驗(yàn)，加速度與物體的________有關(guān)。物體________一定時(shí)，質(zhì)量越小，加速度就越大。加速度還與物體_______的大小有關(guān)，物體________一定時(shí)，受力越大，其加速度越大。
2．控制變量法：加速度a和質(zhì)量m，受力F都有關(guān)系。研究它們之間的關(guān)系時(shí)，先保持________不變，測(cè)量物體在________的力的作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系，再保持物體所受的力________，測(cè)量不同________的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。這種先控制一個(gè)參量不變，研究其余參量之間變化關(guān)系的方法叫控制變量法。
【小試身手輕松過(guò)關(guān)】
1．“在影響加速度的因素”的探究中發(fā)現(xiàn)（）
A．同一物體運(yùn)動(dòng)的速度越大，受到的合外力越大
B．同一物體運(yùn)動(dòng)的速度變化越大，受到的合外力越大
C．同一物體運(yùn)動(dòng)速度變化率越小，受到的合外力越小
D．同一物體運(yùn)動(dòng)速度變化越快，受到的合外力越大
2．為了研究加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)該采用的研究實(shí)驗(yàn)方法是（）
A．控制變量法B．假設(shè)法C．理想實(shí)驗(yàn)法D．圖象法
3．一個(gè)由靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，可以由刻度尺測(cè)出__________和秒表測(cè)出_______，由公式___________計(jì)算物體的加速度。
【基礎(chǔ)訓(xùn)練鋒芒初顯】
4．在探究實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量長(zhǎng)度的工具是__________，精度是______mm，測(cè)量質(zhì)量的工具是_________。
5．為了更直觀地反映物體的加速度a與物體質(zhì)量m的關(guān)系，往往用二者的關(guān)系圖象表示出來(lái)，該關(guān)系圖象應(yīng)選用（）
A．a(chǎn)-m圖象B．m-a圖象C．圖象D．圖象
6．如果圖象是通過(guò)原點(diǎn)的一條直線，則說(shuō)明（）
A．物體的加速度a與質(zhì)量m成正比B．物體的加速度a與質(zhì)量成反比
C．物體的質(zhì)量m與加速度a成正比D．物體的質(zhì)量與加速度a成反比
【舉一反三能力拓展】
7．某同學(xué)在探究加速度a與力F和加速度a與物體質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，測(cè)出了表1、表2兩組數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D甲、乙兩個(gè)坐標(biāo)上分別作出a-F和圖線。
F/N0.140.280.430.550.682.002.503.334.005.00
a/ms-20.200.400.610.790.97a/ms-20.440.560.730.891.08
表1表2
甲乙

【名師小結(jié)感悟反思】
1．用控制變量法研究物理規(guī)律。控制變量法是物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常采取的一種方法，當(dāng)研究對(duì)象有兩個(gè)以上的參量發(fā)生牽連變化時(shí)，我們?cè)O(shè)法控制某些參量使之不變，而研究其中兩個(gè)參量之間的變化關(guān)系的方法。
2．加速度與辦質(zhì)量的關(guān)系。（1）質(zhì)量一定時(shí)，加速度與作用力成正比；（2）作用力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比。

實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案

第二節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
編制：高一、二級(jí)部審核：魏桂華包科領(lǐng)導(dǎo)簽字：_____________
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力和質(zhì)量的定量關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力．
2.自主學(xué)習(xí)、合作探究，學(xué)會(huì)用控制變量法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
3.激情投入、全力以赴，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神。
【重點(diǎn)、難點(diǎn)】
重點(diǎn)：加速度的測(cè)量，對(duì)a∝F、a∝1／m的探究。
難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理。
【使用說(shuō)明】
1.認(rèn)真閱讀課本，掌握實(shí)驗(yàn)原理，數(shù)據(jù)處理的方法，以及控制變量法在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)用。
2.要學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題。
3.A、B、C三層同學(xué)按照要求分層完成導(dǎo)學(xué)案
【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】
1.關(guān)于力與加速度、質(zhì)量的關(guān)系：
閱讀教材第71頁(yè)前五段材料，回答右圖問(wèn)題：
①物體質(zhì)量一定，力不同，
物體加速度有什么不同？
①②

②力大小相同，作用在不同質(zhì)量物體上，物體加速度有什么不同？

③物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變快慢取決哪些因素？定性關(guān)系如何？

2.關(guān)于控制變量法
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們?yōu)槭裁从每刂谱兞糠▉?lái)分析、、之間的關(guān)系？
3.實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)
①小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不可避免的會(huì)受到摩擦力的作用，如果不消除摩擦力的影響會(huì)給我們的實(shí)驗(yàn)帶來(lái)數(shù)據(jù)處理上的不必要的麻煩。請(qǐng)你根據(jù)右圖解釋一下如何平衡摩擦力？

②實(shí)驗(yàn)中測(cè)量小車(chē)的加速度是根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出來(lái)的紙帶計(jì)算出來(lái)的，你還記得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)嗎？

③如圖所示是一條打出來(lái)的紙帶，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明一下如何計(jì)算加速度

4.本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量有幾個(gè)？哪個(gè)量容易測(cè)出？哪些量是本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問(wèn)題？

5．在本探究實(shí)驗(yàn)中，為什么可用兩車(chē)的位移之比表示加速度之比？

高考物理第一輪能力提升復(fù)習(xí)：力的合成與分解

第三課時(shí)力的合成與分解

【教學(xué)要求】
1．理解合力和分力的概念，知道力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。
2．理解力的平行四邊形定則，并會(huì)用來(lái)分析生產(chǎn)、生活中的有關(guān)問(wèn)題。（力的合成與分解的計(jì)算，只限于用作圖法或直角三角形知識(shí)解決）
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、合力與分力：
1．一個(gè)力如果它產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用的效果相同，則這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力，合力與分力之間是效果上的等效“替代”關(guān)系。
2．求幾個(gè)已知力的合力叫做力的合成，求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解。力的合成與分解互為逆運(yùn)算。
二、平行四邊形定則（三角形定則）—圖示如下：
三、力的分解：
力的分解的原則：（1）可以按力的作用效果分解，（2）按照題設(shè)條件分解，（3）正交分解。分解力時(shí)，可以認(rèn)為已知平行四邊形的對(duì)角線，求作兩鄰邊。
注意：即使是同一個(gè)力，在不同的情況下所產(chǎn)生的效果往往也會(huì)是不同的。
知識(shí)點(diǎn)一合力大小的討論
1．F1與F2大小不變，夾角θ變化時(shí)：
①θ=0°時(shí)，F(xiàn)=F1+F2；
②θ=90°時(shí)，；
③θ=180°時(shí)，；
④因此兩個(gè)力的合力滿(mǎn)足：
2．F1與F2夾角θ不變，使其中一個(gè)力增大時(shí)，合力F的變化：分θ90°和θ90°兩種情況討論。從圖中可以看出：
①當(dāng)θ90°時(shí)，若F2增大，其合力的大小變化比較復(fù)雜。
②當(dāng)0°θ90°時(shí)，合力隨著其中一個(gè)力的增大而增大。
③將菱形轉(zhuǎn)化為直角三角形——兩個(gè)大小為F的力，夾角為θ時(shí)，其合力大小為F合=2Fcos，
方向在兩個(gè)力夾角的平分線上。
④當(dāng)θ=120°時(shí)，F(xiàn)合=F。
【應(yīng)用1】（蘇州市2007屆高三調(diào)研測(cè)試）如圖所示，三角形ABC三邊中點(diǎn)分別是D、E、F，在三角形中任取一點(diǎn)O，如果OE、OF、DO三個(gè)矢量代表三個(gè)力，那么這三個(gè)力的合力為（）
A．OAB．OBC．OCD．DO
導(dǎo)示:求合力問(wèn)題中矢量圖解的作法與共點(diǎn)力平衡問(wèn)題不同的地方是力的三角形或多邊形是開(kāi)口的，然后封閉此三角形或多邊形，由第一個(gè)矢量的始端指向最后一個(gè)矢量末端的矢量就是合力．如圖所示，將DO,OF兩力平移，使三力成順向開(kāi)口狀，最后封閉此多邊形，OA（未連接）即為其合力的大小和方向，所以答案為A。
若F3滿(mǎn)足，則三個(gè)力合力的最小值等于0?；蛘哒f(shuō)，表示三個(gè)力的線段如果能?chē)梢粋€(gè)三角形，則這三力的合力最小值為0
知識(shí)點(diǎn)二探究力的分解有確定解的情況
1．已知合力F，兩個(gè)分力F1、F2的方向，求兩個(gè)分力的大小,有唯一解；
2．已知合力F，分力F1的大小和方向，求分力F2的大小和方向,有唯一解；
3．已知合力F，分力F1的大小、分力F2的方向，求F1的方向和F2的大??；可能有唯一解(F1=Fsinθ)，可能有兩個(gè)解(F1Fsinθ)，也可能沒(méi)有解(F1Fsinθ)。
【應(yīng)用2】已知力F的一個(gè)分力F1，跟F成30°角，大小未知；另一個(gè)分力F2的大小是，方向未知。則F1的大小可能是（）
A．B．
C．D．
導(dǎo)示:根據(jù)三角形法則，可以以力F的矢端為圓心，以F2的大小為半徑畫(huà)圓弧，與力F1的作用線有兩個(gè)交點(diǎn)。易定F1的大小可能有兩解：和，選AC。
類(lèi)型一力的正交分解法的應(yīng)用
【例1】（山東臨沂市08屆高三上學(xué)期期中考試）用兩輛拖拉機(jī)拉一輛陷入泥坑的卡車(chē)，如圖所示，一輛沿與卡車(chē)前進(jìn)方向成45°角用大小為1414N的力拉卡車(chē)，另一輛用與卡車(chē)前進(jìn)方向成30°角的力拉卡車(chē)，卡車(chē)開(kāi)動(dòng)后自身向前提供的動(dòng)力是4×103N。三車(chē)同時(shí)工作，剛好使卡車(chē)脫離泥坑，則卡車(chē)受到的阻力約為（）
A．8.2×103NB．6.0×103N
C．5.6×103ND．6.7×103N
導(dǎo)示：選D。把卡車(chē)所受的力沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行分解，在垂直運(yùn)動(dòng)方向上有：
F1sin45°=F2sin30°解得F2=2×103N；
在運(yùn)動(dòng)方向上有：
阻力f=F1cos45°+F2cos30°+F卡=6.7×103N。
本題關(guān)鍵是挖掘“隱含條件”：在垂直卡車(chē)運(yùn)動(dòng)方向上的合力應(yīng)該為0，從而求出F2的大小。
類(lèi)型二圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題
【例2】如圖細(xì)繩系住放在傾角為θ的光滑斜面上，當(dāng)細(xì)繩由水平方向逐漸向上偏移時(shí)，細(xì)繩上的拉力將（）
A.逐漸增大
B.逐漸減小
C.先增大后減小
D.先減小后增大
導(dǎo)示：選D。用圖解法分析該題，作出力的圖示如圖甲．因?yàn)镚、FN、FT三力共點(diǎn)平衡，故三個(gè)力可以構(gòu)成一個(gè)矢量三角形，圖乙中G的大小和方向始終不變；FN的方向也不變，大小可變，F(xiàn)T的大小、方向都在變，在繩向上偏移的過(guò)程中，可以作出一系列矢量三角形（如圖乙所示），顯而易見(jiàn)在FT變化到與FN垂直前,FT是逐漸變小的，然后FT又逐漸變大，故應(yīng)選D.同時(shí)看出斜面對(duì)小球的支持力FN是逐漸變小的．應(yīng)用此方法可解決許多相關(guān)動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題．

類(lèi)型三用力的分解討論實(shí)際問(wèn)題
【例3】(山東沂源一中08屆高三模塊終結(jié)性檢測(cè))如圖，是木工用鑿子工作時(shí)的截面示意圖，三角形ABC為直角三角形，∠C=300。用大小為F=100N的力垂直作用于MN，MN與AB平行。忽略鑿子的重力，求鑿子推開(kāi)木料AC面和BC面的力分別為多大？
導(dǎo)示：彈力垂直于接觸面，將力F按作用效果進(jìn)行分解，由幾何關(guān)系易得：推開(kāi)AC面的力為
F1=F/tan30o=100N
推開(kāi)BC面的力為：F2=F/sin30o=200N。
類(lèi)型四用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則
【例4】“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的圖。
（1）圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO方向的是____________________。
（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是（）
A.理想實(shí)驗(yàn)法B.等效替代法
C.控制變量法D.建立物理模型法
導(dǎo)示：本實(shí)驗(yàn)采用等效替代法。同時(shí)用兩個(gè)彈簧秤和單獨(dú)用一個(gè)彈簧秤把橡皮筋拉到同樣的位置。由圖可分析知，單獨(dú)用一個(gè)彈簧秤拉橡皮筋時(shí)的力為F′，根據(jù)二力平衡原理，其方向一定沿AO方向。
答案：（1）F（2）B

1．（08揚(yáng)州三校聯(lián)考）在傾角為300的斜面上有一個(gè)重10N的物塊，被平行于斜面大小為8N的恒力F推著沿斜面勻速上行。在推力突然撤除的瞬間，物塊受到的合力大小為（）
A．8NB．5NC．3ND．2N

2．(濰坊市08屆高三教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))9.若兩個(gè)力F1、F2夾角為α（90α180），且α保持不變，則（）
A．一個(gè)力增大，合力一定增大
B．兩個(gè)力都增大，合力一定增大
C．兩個(gè)力都增大，合力可能減小
D．兩個(gè)力都增大，合力可能不變

3．如圖所示，大小分別為F1、F2、F3的三個(gè)力恰好圍成一個(gè)閉合的三角形，且三個(gè)力的大小關(guān)系是F1＜F2＜F3，則下列四個(gè)圖中，這三個(gè)力的合力最大的是（）

4．如圖所示，兩根硬桿AB、BC分別用鉸鏈連接于A、B、C，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。AB桿對(duì)BC桿的作用力方向可能是（）
A．若AB桿計(jì)重力，而B(niǎo)C桿不計(jì)重力時(shí)，由B指向C
B．若AB桿計(jì)重力，而B(niǎo)C桿不計(jì)重力時(shí)，由C指向B
C．若AB桿不計(jì)重力，而B(niǎo)C桿計(jì)重力時(shí)，由B指向A
D．若AB桿不計(jì)重力，而B(niǎo)C桿計(jì)重力時(shí)，由A指向B

5．(山東沂源一中08屆高三模塊終結(jié)性檢測(cè))如圖5所示，某物體在四個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)。若F4沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)900而大小保持不變，則此時(shí)物體所受合力的大小為。

答案：1、A2、CD3、C4、AC
5、。點(diǎn)撥：F1、F2、F3的合力與F4大小相等，方向相反，F(xiàn)4旋轉(zhuǎn)900后與另三個(gè)力的合力成900角。