第15讲 牛顿第二定律及实验探究 学案 （教师版+学生版）

中小学教育资源及组卷应用平台 第15讲 牛顿第二定律及实验探究 知识梳理 1.实验探究加速度与力、质量的关系 （1）平衡摩擦力的方法：将不带定滑轮的一端适当垫高，在不挂小桶的情况下，使小车带动纸带?打点计时器打点时?沿长木板恰好做匀速直线运动.目的：使小桶和砂子的重力等于小车受到的合力. （2）实验中作出的a－F图象有时不过原点，如图所示．造成这种现象的主要原因是：实验中没有考虑托盘的质量，误将砝码的重力等于拉力F，或是平衡摩擦力时垫得太高了，会出现图象甲的情况；实验 中没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足，会出现图象乙的情况． 实验中作出的a－F图象发生弯曲，如图所示，主要原因是重物质量相对过大，不满足远小于小车的质量????? （4）误差分析：除了偶然误差之外，系统误差主要来源于拉力大小并不等于重物重力大小。 2.合外力、加速度、速度的关系 （1）力与加速度为因果关系：力是因，加速度是果.只要物体所受的合外力不为零，就会产生加速度.加速度与合外力方向是相同的，大小与合外力成正比. （2）力与速度无因果关系：合外力方向与速度方向可以同向，可以反向.合外力方向与速度方向同向时，物体做加速运动，反向时物体做减速运动. （3）两个加速度公式的区别 是加速度的定义式，是比值定义法定义的物理量，与、、均无关；是加速度的决定式，加速度由其受到的合外力和质量决定. 3.单位制 单位制和国际单位制 ?(1)单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制． ?(2)国际单位制：1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫做国际单位制，简称SI. ?①国际单位制中选定长度(l)、质量(m)、时间(t)、电流(I)、热力学温度(T)、发光强度(I)、物质的量(n)七个量为基本量． ?②国际单位制中的力学单位 ?(Ⅰ)基本单位 长度l，单位：m；质量m，单位：kg；时间t，单位：s. ?(Ⅱ)常用的导出单位 速度(v)，由公式，导出单位：m/s. 加速度(a)，由公式导出，单位：m/s2. 力(F)，由公式F＝ma导出，单位：N.?? 1N＝1 kg·m/s2. 此外还有功、功率、压强等． 精讲1 探究加速度与力、质量的关系 一、实验原理 ?实验的基本思路———控制变量法： ?(1)保持研究对象即小车的质量不变，改变小桶内砂的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比． ?(2)保持小桶中砂的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车的对应加速度，验证加速度是否与质量成反比． 二、实验器材 小车、砝码、小桶、砂、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平． 三、实验方案的设计 1）三个物理量的确定与测量 ?本实验的研究对象：小车 (装置如图1所示)． 图1 ?(1)小车质量的测量：利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量． ?(2)拉力的测量：①平衡摩擦力：垫高木板，让小车在不挂重物的作用下利用下滑力平衡摩擦力。 ?②当小桶和砂的质量远小于小车质量的情况下，可以认为小桶和砂的重力近似等于小车所受的拉力(合外力)． ?(3)加速度的测量：由纸带根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度． 2）实验数据的处理方法———图象法、“化曲为直”法 ?(1)研究加速度a和力F的关系 ?以加速度a为纵坐标，力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图2所示，若图象是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比． 图2 ?(2)研究加速度与质量的关系 ?如图3所示，因为图象是曲线，检查图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是成反比例 关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难．若和成反比，则与必成正比．我们采取“化曲 为直”的方法，以为纵坐标，以为横坐标，作出图象，若图象是一条过原点的直 ... ...