河北省保定市高中物理第四章牛顿运动定律4.2探究加速度与力、质量的关系导学案（无答案）新人教版.docx

4.2 探究加速度与力、质量的关系一、实验目的1会用控制变量法研究物理规律。2能够通过实验探究加速度与力、质量的关系。3学会用图象法处理数据得出结论。二、实验原理1.探究方法控制变量法(1)控制小车的质量M不变，改变拉力F，探究加速度a与力F的关系。(2)控制砝码和小盘的质量m不变，即力F不变，改变小车的质量M，探究加速度a与质量M的关系。2要测量的物理量(1)小车与其上钩码的总质量M。(2)小车受的拉力F(小盘和盘内砝码的总重力)。(3)小车的加速度a。三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、钩码(100 g)4个、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。一、实验步骤1用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。2按图将实验器材安装好(小车上不系绳)。3平衡摩擦力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。4将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g。5保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力m1g、m2g以及计算出相应纸带的加速度填入表格1。表格1物体的质量一定，加速度与受力的关系实验次数加速度a/(ms2)小车受力F/N123456.保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码。7继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码。8计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2。表格2物体受到的外力一定，加速度与质量的关系实验次数加速度a/(ms2)小车与砝码总质量M/kg小车与砝码总质量的倒数/kg112345二、数据处理1分析加速度和力的关系依据表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出aF关系图象，如图所示，由此得出结论。2分析加速度和质量的关系依据表格2，以加速度a为纵坐标，以小车及砝码的总质量M或为横坐标作出aM或a关系图象，如图所示，据图象可以得出结论。3实验结论(1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比。(2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比。三、误差分析1因实验原理不完善造成系统误差：本实验中用所挂重物的重力代替小车受到的拉力，实际上小车受到的拉力要小于所挂重物的重力，存在系统误差。所挂重物的质量越小于小车的质量，误差越小；反之误差越大。2因操作不够准确造成的偶然误差(1)质量的测量误差。(2)测量纸带上各点间的距离的误差(读数误差)。(3)绳或纸带与木板不平行造成的误差。(4)平衡摩擦力不准确造成的误差。平衡过度使小车合外力偏大，平衡不够使小车的合外力偏小，此时要注意匀速运动是恰好平衡摩擦力的标志。四、注意事项1平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要再重新平衡摩擦力。2实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。3各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度。4作图象时，要使尽可能多的点在