【志鸿全优设计】高中物理 第3章2探究加速度与力、质量的关系目标导学 教科版必修1.doc

2探究加速度与力、质量的关系学习目标重点难点1学会用控制变量法探究物理规律2全面正确地认识加速度与力、质量的关系3掌握利用图像处理数据的方法重点：a与f、m的关系难点：图像法处理实验数据实验原理：控制变量法：加速度a和质量m、外力f都有关系研究它们之间的关系时，先保持质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系；再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这种先控制某个参量不变，研究某两个参量之间变化关系的方法叫控制变量法实验器材：打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平（带有一套砝码）、刻度尺实验步骤：1用天平测出小车和小盘的质量m和m，把数值记录下来2按图所示把实验器材安装好，此时不要把悬挂小盘的细绳系在小车上（即不给小车施加牵引力）3平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时能保持匀速运动状态，这时小车拖着纸带运动受到的摩擦力恰好与小车所受的重力沿斜面方向的分力平衡4把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先接通电源再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码5保持小车的质量不变，在小盘内放入质量为m的砝码，重复步骤4；在小盘内分别放入质量为m、m、的砝码再重复步骤4，注意m、m、m、的数值都要记录在纸带上（或表格内）6在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按“测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法（xat 2）算出每条纸带对应的小车的加速度a7用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点若这些点在一条直线上，便说明加速度与作用力成正比，即或af8保持砝码和小盘的总质量不变，在小车上依次加不同质量的砝码（也必须做好记录），重复上述步骤4和步骤6用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点如果这些点在一条直线上，说明加速度与质量成反比，即或a数据处理：1物体的质量一定，加速度与受力的关系实验序号加速度a/（ms2）小车受力f/n123根据记录的数据，作出af图像，分析并得出结论2物体的受力一定，加速度与质量的关系实验序号加速度a/（ms2）小车质量m/kg123根据记录的数据，作出a图像，分析并得出结论注意事项：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作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑5小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点探究加速度与力、质量的关系1在本探究实验中，为什么可用相同时间内的位移之比表示加速度之比？2为什么要平衡摩擦力？3试讨论分析：为什么本实验在处理实验数据时画的是a1/m图像而不是画am图像4试总结：怎样由实验结果得出结论？某同学利用小盘和砝码牵引小车的方法，验证质量一定加速度a与合外力f的关系时，根据实验数据作出了如图甲、乙所示的af图像，产生甲图像不过原点的原因是_；产生乙图像不过原点且弯曲的原因是_1在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，应用了控制变量法当质量一定时，研究加速度和合力的关系，即af，当力一定时，研究加速度和质量的关系，即a2平衡摩擦力：为了消除摩擦力对小车运动的影响，必须将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用重力的分力来抵消摩擦力，以使小车不挂重物时恰能匀速运动3重物的质量远小于小车的质量：只有在砝码（连同小盘）质量m0远远小于小车质量m的前提下，小车所受的拉力f才近似地认为等于砝码（连同小盘）的重力m0 g1在探究加速度与力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析中，正确的是（）a实验的基本思想是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系b实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系c在处理实验数据时，以a为纵坐标，f为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与f成正比d在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比2在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是（）a“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零b“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡c“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂钩码通过细绳对小车施加的拉力d“平衡摩擦力”时应将小车在钩码通过细绳和滑轮而拉动运动过程中进行调整3在保持质量不变，探究加速度与物体受力之间关系的实验中（使用教材提供的装置），小车质量m和砝码质量m分别选取下列四组值am500 g，m分别为50 g、70 g、100 g、125 gbm500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 gcm200 g，m分别为50 g、75 g、100 g、125 gdm200 g，m分别为30 g、40 g、50 g、60 g（1）如果其他操作都正确，那么在选用_组值测量时所画出的图线较准确（2）在选用此组值时，m取_时实验误差较大4如图所示是某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已接通电源正要释放纸带时的情况（1）请你指出该同学的五个差错：电源_；打点计时器位置_；滑轮位置_；小车位置_；长木板_（2）在该实验中，某同学作出了如图所示的a、b两图像，图a中三线表示实验中_不同；图b中图线不过原点的原因是_提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究1：1答案：在本探究实验中，小车做初速度为0的匀加速直线运动由匀加速直线运动的位移公式xat2，运动时间t相等，故有ax，即，可用两车的位移之比表示加速度之比2答案：若物体放在斜面上，恰能匀速下滑，物体所受合力为零若此时再加一个沿斜面向下的拉力f，如图所示，力f就等于物体受到的合力3答案：本实验若画am图像，可以得到一条类似于双曲线的曲线，给我们暗示了am之间可能存在反比关系，但曲线是双曲线的判断并不够严谨因为直线最直观，所以此时，我们必须想办法把曲线转换成直线，也就是作出a1/m图像，再进行分析4答案：由实验图像可知，在m一定时，是一条过坐标原点的倾斜直线，物体的加速度跟作用力成正比，即af，在f一定时，a图像是过原点的倾斜直线，物体的加速度跟质量成反比迁移与应用：答案：木板垫得过高木板倾角过小或未垫木板平衡摩擦力，小盘和砝码的质量较大解析：甲图中，f0，a0，说明小车重力沿木板的分力远大于摩擦力，木板倾角过大，即平衡摩擦力过度；乙图中，f0，a0，说明小车重力沿木板的分力小于摩擦力，即平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力；当f较大时，即小盘和砝码的质量较大时，小车的质量远小于小盘和砝码的质量这一条件得不到满足，图线变成曲线当堂检测1abc解析：本实验是利用控制变量法得到a、f、m三者的关系，a、b、c所述符合实验的思路且道理符合要求2bc解析：在小车的运动过程中受到的摩擦阻力是永恒存在、无法使之为零的，故a选项错误；平衡摩擦力的实质就是让小车轨道具有合适的倾角而成为一个斜面，从而使小车所受的重力沿斜面向下的分力mgsin与摩擦阻力f相平衡，进而使小车所