学生实验教学实录与评析

第四章

牛顿运动定律

物理·必修1(人教版)

第二课时

实验：探究加速度与力、质量的关系

1．在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是(

) A．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，先放开小车，后接通电源

D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响

12．如果a图象是通过原点的一条直线，则说明(

) mA．物体的加速度a与质量m成正比

B．物体的加速度a与质量m成反比

C．物体的质量m与加速度a成正比

D．物体的质量m与加速度a成反比

3．(双选)如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的aF图象，下列说法正确的是(

) A．3条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同

B．3条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同

C．直线1所对应的小车和砝码的质量最大

D．直线3所对应的小车和砝码的质量最大

4．如图是某同学探究加速度与力、质量的关系时已接通电源正要释放纸带时的情况，请你指出该同学的5个差错：

(1)电源________；

(2)电磁打点计时器位置________；

(3)滑轮位置____________；

(4)小车位置________；

(5)长木板________________________________．

5．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．

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(1)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．

(2)一组同学在做探究加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与________图象．

(3)如图(a)所示为甲同学根据测量数据作出的a－F图线，此图线说明实验存在的问题是

________________________________________________________________________．

(4)乙、丙两同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线，如图(b)所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同．

6．在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据见下表：

F/N

a/(m·s2)

－0.20

0.11

0.30

0.19

0.40

0.29

0.50

0.40

0.60 0.51

(1)根据表中的数据在图的坐标系上作出aF图象；

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牛顿运动定律

(2)图象斜率的物理意义是________________．

(3)小车和砝码的总质量为________kg. (4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是______________________________________．

7．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，如图甲所示为实验装置简图．(交流电的频率为50 Hz)

(1)图乙所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2；

(2)保持小盘及盘中砝码的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车的加速度a与小车质量m及对应1的的数据见下表：

m

a/ (m·s2)

－1.90

0.25

4.00

1.72

0.29

3.45

1.49

0.33

3.03

1.25

0.40

2.50

1.00

0.50

2.00

0.75

0.71

1.41

0.50

1.00

1.00

0.30 1.67 0.60 m/kg

1－1/kg

m

11请在下图所示的坐标纸中画出a的图象，并由图象求出小车的加速度a与质量的倒数之间的关系式：mm______________________________________.

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力学的起源

力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验．人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具，逐渐积累起对平衡物体受力情况的认识．古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究，确定它们的基本规律，初步奠定了静力学即平衡理论的基础．

古代人还从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用中，了解一些简单的运动规律，如匀速的移动和转动．但是对力和运动之间的关系，只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识．

伽利略在实验研究和理论分析的基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念．牛顿继承和发展前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律)，提出物体运动三定律．伽利略、牛顿奠定了动力学的基础．牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门科学．

此后，力学的研究对象由单个的自由质点，转向受约束的质点和受约束的质点系．这方面的标志是达朗贝尔提出的达朗贝尔原理，和拉格朗日建立的分析力学．其后，欧拉又进一步把牛顿运动定律用于刚体和理想流体的运动方程，这看作是连续介质力学的开端．

运动定律和物性定律这两者的结合，促使弹性固体力学基本理论和黏性流体力学基本理论孪生于世，在这方面做出贡献的有纳维、柯西、泊松、斯托克斯等人．弹性力学和流体力学基本方程的建立，使力学逐渐脱离物理学而成为独立学科．

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牛顿运动定律

1答案：B 2答案：B 3答案：BD 4答案：(1)应用6 V交流电源

(2)应靠右端

(3)应使拉线水平

(4)应靠近打点计时器

(5)应垫高右端平衡摩擦力

6解析：根据所给数据在所给坐标系中准确描点，作出的a－F图象如图所示．

答案：见解析

1Δa解析：由(1)中图象可得：＝，解得M＝1 kg. MΔF答案：1 解析：由aF图象可知，当力F＝0.1 N时，小车开始运动，说明此时小车受到的阻力为0.1 N. 答案：小车受到的阻力为0.1 N

7解析：(1)由交流电的频率为50 Hz可得，题图乙中两相邻点间的时间间隔T＝0.02 s．由逐差法得加速度

x3＋x4－x1＋x2a＝

4×2T2[7.21＋7.72－6.19＋6.70]×102＝

m/s2

216×0.02－≈3.19 m/s2.

1(2)如图所示，关系式：a＝. 2m

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牛顿运动定律

答案：见解析

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