河南省确山县第二高级中学高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系教学案（无答案）新人教版必修1.docVIP

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 为了探究一个量与几个量之间的关系，我们常采用控制变量法例如，可先让m不变，找出a与f之间的关系；再让f不变，找出a与m之间的关系；然后再分析a、f、m之间的关系 学点1 加速度与力的关系 实验基本思路：保持物体的质量m不变，测量物体在不同的力f的作用下的加速度a，分析加速度a与力f之间的关系 实验数据的分析：设计一个表格，把同一物体在不同力的作用下的加速度填在表格中为了更直观地判断加速度a与力f的数量关系，我们以a为纵坐标、以f为横坐标，根据各组数据在坐标系中描点如果这些点在一条过原点的直线上，说明a与f成正比，如果不是这样，则需进一步分析设计表格及坐标系可参考下面情况 物体质量m一定，加速度a与受力f的关系：实验次数123456加速度a（ms2）受力f（n） 由以上数据作出af的关系图象 若在坐标系中所描出的点在一条过原点的直线上，则a与f成正比 实验结论：当_不变时，a与f的关系是_ 例1 某同学测得一物体m一定时，a与f的关系的有关数据资料在下表中a（ms2）1.984.065.958.12f（n）2.004.006.008.00 （1）根据表中数据，画出af图象 （2）从图象可以判定；当m一定时，a与f的关系为：_ 解析 若a与f成正比，则图象是一条过原点的直线同时因实验中不可避免地出现误差，则在误差范围内图线是一条过原点的直线即可连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称分在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑 答案 （1）af图象如图422所示 （2）由图象可知af成正比关系 学后反思 只有在质量m一定时，加速度a才与力f成正比 问题研讨 在af图象中，图线的斜率的物理含义是什么？斜率大，说明了什么？ _学点2 加速度与质量的关系 基本思路：保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系 实验结论：与_不变时，a与f的关系是_ 特别提醒 物理数据分析应注意直观性本实验用图象处理测量数据，可直观地看出两个物理量之间的关系，并且有效减小了实验误差，并能排除错误数据 学点3 制定实验方案时的两个问题 问题展示 这个实验需要测量的物理量有三个：物体的加速度a、物体所受的力f、物体的质量m质量m可以用天平测量，并不困难，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度a和怎样测量与提供物体所受的力 （1）怎样测量（或比较）加速度a 在本实验中可以让物体做初速为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量出位移，用秒表测量出时间，然后由a2xt2求出a也可在运动物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度a 本实验也可以不测出加速度a的具体数值，因为我们探究的是加速度a与其他量之间的比例关系因此，测量不同情况下（即不同受力、不同质量时）物体加速度的比值，就可以了 由于a2xt2，若测出两个初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生位移x1、x2，位移之比就是加速度之比，即 （2）怎样提供和测量物体所受的恒力 实验中物体所受力f的含义是物体所受的合外力如何提供给运动物体一个恒定的合力？如何测出这个合力？方法很多，下面案例可供选用 如图425所示，取两个质量相同的小车放在光滑水平面上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放有数目不等的砝码，使两小车自静止开始在不同的拉力作用下匀加速运动，小车所受拉力f的大小可以认为等于砝码和盘所受重力的大小（保证小车的质量比砝码和盘的质量大得多），小车后端系上细绳，用一只夹子夹住，以同时控制两小车，使两车同时运动，同时停止，分别测出两小车的位移x和受力f的大小，据x知道，在时间t相同的前提下，xa，通过实验分析得出其位移比就等于其加速度之比，从而可得出质量一定时加速度与所受力之间的关系 而在小车中增减砝码而砝码盘中的砝码保持不变，则可实现拉力f恒定时研究加速度a与质量m间的关系 问题研讨 上述案例中，为什么要保证小车的质量比砝码和盘的质量大得多？ _ 问题研讨 如图426所示，放在不光滑水平面上的物体，拉力是物体所受的合力吗？若物体放在倾角为的斜面上，恰能匀速下滑，此时再加一个沿斜面向下的拉力f，如图427所示，此时物体受到的合力为f吗？ 学点4 怎样由实验结果得出结论 （1）根据已有知识经验和观察到的事实，提出猜想：af，a， （2）分别以a为纵坐标、f为横坐标，和以a为纵坐标、为横坐标将实验数据进行描点作出af、a图象，都应该是一条过原点的直线但实际情况往往是：描出的点有些离散，并不是严格地位于某条直线上；用来拟合这些点的直线并非准确过原点 （3）若多次实验，图象中的点都十分靠近某条直线，而这些直线又十分接近原点则实际规律很可能是正确的 （4）只有根据这些结论推导出的新结果均与事实一致时，才能成为定律 例3 用一个水平的恒力拉放在水平面上静止的两辆小车，（不计小车受到的阻力）在相同的时间内，第一辆小车通过的位移大于第二辆小车通过的位移，请比较两辆小车的质量的大小关系 解析 小车由静止开始，由x知在相同时