实验：探究加速度与力质量的关系_【审案】.doc

东宁一中 高一物理必修一 实验：探究加速度与力、质量的关系导学案 编制人：张吉 审核人：张衍知 小组： 姓名：
《实验：探究加速度与力、质量的关系》导学案
【学习目标】
1、学会用控制变量法研究物理规律，
2、学会利用函数图像分析物理量之间的关系
3、探究加速度与力、质量的关系
【学习重点】
探究加速度与力、质量的关系，利用函数图像分析物理量之间的关系
【学习难点】
由实验结果得出结论，
【知识链接】
1、打点计时器是测什么的仪器 打点周期是多少
时间 0.02s
2、如何用纸带求加速度
逐差法

打点计时器
纸带

【学习过程】（认真阅读教材p71-74页完成下列问题）
一、实验目的：
1、 探究加速度与力、质量的关系：
2、掌握利用控制变量法研究多变量之间的关系。
3、掌握利用图像处理实验数据的方法。
二、实验原理
1、采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变化，而研究其中 两个量 的变化的方法。本试验有F m a三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。即当力不变时，加速度与 m 的关系；
当质量不变时，加速度与 F 的关系。
2、要测量的物理量有：

三、实验器材
打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，
导线，天平， 砝码 刻度尺 、 低压交流电源 。
四、实验步骤
1、用天平测出小车和小桶的质量M和M/，把数值记录下来。
2、按图把实验器材装好，不挂小桶。
3、平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能拖着纸带在其上面做匀速运动（纸袋上点迹均匀）。
4、 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源在放开小车，取下纸带并标上号码。
5、 保持小车质量不变，改变沙子质量重复做上述试验，把力对应的纸带标好。
6、 保持力（沙子质量）不变，改变小车质量重复做上述试验，将质量对应的纸带标好。
7、计算出加速度，作出加速度与力的图像及加速度与质量的倒数的图像。
物理量
1
2
3
4
5
6
质量M

1/M

加速度a

物理量
1
2
3
4
5
6
作用力F

加速度a

a
F
画出图像：1／M
a
0

实验结论：物体的加速度与物体的 成反比，与物体 成正比。
四．实验注意事项（查阅资料）

五、典型例题
例题1：再做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出个纸带的加速度后，将加速度与力、质量的有关数值记入表中，如图，
ａ（ｍ／ｓ２）
１．９８
４．０６
５．９５
８．１２
Ｆ（Ｎ）
１．００
２．００
３．００
４．００

ａ（ｍ／ｓ２）
２．４０
２．６６
３．２３
３．９８
１／Ｍ（ｋｇ－１）
０．５０
０．６７
０．８０
１．００
1、根据表中所列数据，分别划出a—F图像和a—1/M图像。
2、从图像可以判定：当M一定时，a与F的关系是 正比 ；当F一定时，a与M的关系是 成反比 。
3、由a-F图像可知M= 0.5Kg 。
4、由a-1/M图像可知 F= 4.0N ．

例题2：某两个同学分别按步骤做该实验时，各自得到的图像如图甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是_没有平衡摩擦力或平衡过小______，乙是__平衡摩擦力过大_____。

《实验　探究加速度与力、质量的关系》习题课
A1．在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中不正确的是
A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 （ A ）
B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行
C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动
D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接电源再释放小车
A2．关于探究加速度与力、质量的关系的实验，下列说法中符合实际的是(　D　)
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，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
B3．用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a­F图象为下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是(　BC　)
A．实验前甲同学没有平衡摩擦力
B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
C．实验前乙同学没有平衡摩擦力
D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
B4.如图所示是在探究加速度与力、质量的关系实验中，根据实验数据描绘出的三条a－F图线，下列说法中正确的是(　BD　)
A．三条倾斜直线所对应绳的拉力相同
B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同
C．直线1对应的小车和砝码的总质量最大
D．直线3对应的小车和砝码的总质量最大
C5．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在研究加速度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图中的(　D　 )

5题 图 6题图
C6.如图所示，在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有(　A　)
A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1
C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2 D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x1
C7．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．

(1)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．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＝___0.15_____ m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：
砝码盘中砝码总重力F(N)
0.196
0.392
0.588
0.784
0.980
加速度a(m·s－2)
0.69
1.18
1.66
2.18
2.70
请根据实验数据作出a－F的关系图象．
(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点．请说明主要原因．

7题图 8题图
解析：(1)a＝＝ m/s2＝0.16 m/s2或a＝＝ m/s2＝0.15 m/s2.
(2)见答案．
(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码盘的重力，导致合力F的测量值小于真实值，a－F的图线不过原点．
答案：(1)0.16(0.15也算对)　(2)如图所示
(3)未计入砝码盘的重力

C8．某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.
(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)________．
(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系．下列图象中能表示该同学实验结果的是________．

(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________．
A．可以改变滑动摩擦力的大小
B．可以更方便地获取多组实验数据
C．可以比较精确地测出摩擦力的大小
D．可以获得更大的加速度以提高实验精度
解析：(1)由于木板做匀加速直线运动，且初速度为零，故有：d＝at2，则a＝.为减小测量加速度的偶然误差，可以采用多次测量取平均值的方法．
(2)以矿泉水瓶为研究对象，设其质量为m，则有mg－F0＝ma，即a＝g－可知a－F图象不过原点，a、b项错；由于m逐渐增大，故a－F图象的斜率应逐渐减小，c项对，d项错．
(3)不论用什么方法改变拉力的大小，都不能改变滑动摩擦力的大小，A项错；由于用加水的方法每次增加的拉力可大可小，故B、C项对；用两种方法都可以获得较大加速度，故D项错．
答案：(1)　保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值　(2)c　(3)BC

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