【志鸿全优设计】高中物理 第四章第2节实验 探究加速度与力、质量的关系目标导学 新人教版必修1.doc

2实验：探究加速度与力、质量的关系课堂合作探究问题导学一、加速度与力的关系活动与探究1根据如图所示实验装置，回答以下问题：（1）如何测量小车所受的合外力？（2）绳子的拉力等于钩码的重力吗？为什么？什么情况下钩码重力可以近似等于绳子拉力（即小车所受的合外力）?迁移与应用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如下表。a/（ms2）1.984.065.958.12f/n2.004.006.008.00（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：_。（1）实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和钩码的总质量，只有这样才可认为小车受到的合外力基本上等于绳子的拉力。（2）小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手，纸带上的加速度a应是该纸带上的平均加速度。（3）作图象时，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地对称分布在直线两侧。离直线较远的点应视为错误数据，可舍去不予考虑。（4）只有在质量m一定时，加速度a与力f成正比。二、加速度与质量的关系活动与探究21在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，研究的对象是小车，我们怎样改变和测量它的质量？2实验得出的数据最终如何处理？这样处理有什么特点？迁移与应用2某同学用如图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，当合外力一定时测得小车的加速度与质量的数值如下表：a/（ms2）4.075.336.457.90m/kg2.001.501.251.00/kg1（1）根据表中数据，求出对应的值，画出a图象。（2）由a关系可知，当f一定时，a与m成_关系。探究加速度与质量的关系时，合力一定，a与m成反比，am图象是一条曲线，无法确定加速度与质量的关系。实验中并不画出am图线，而是画出a图线，这里运用了化曲为直的物理思想。三、实验方案的制定及结果处理活动与探究31本实验中，可以不测量加速度的具体数值吗？2某同学利用小盘和砝码牵引小车的方法，验证质量一定时加速度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图象，产生甲图象不过原点的原因是_；产生乙图象不过原点且弯曲的原因是_。迁移与应用3某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力f及质量m的关系的实验，图甲为实验装置简图（交流电的频率为50 hz）。 甲 乙（1）图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2（保留两位有效数字）。（2）保持砂子和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的，数据如下表：请在如图丙所示的方格坐标纸中画出a图象，并依据图象求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是_。 丙 丁（3）保持小车质量不变，改变砂子和砂桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力f的变化图线，如图丁所示。该图线不通过原点，请你分析其主要原因是_。（1）加速度a和质量m、受力f都有关系。研究它们之间的关系时采用控制变量法，先保持质量不变，测量分析加速度与力的关系，再保持物体所受的力相同，测量加速度与质量的关系。（2）考虑到实验过程及数据处理过程可能出现的误差，作af图象时，其图线不一定过原点。（3）作af图象时，横、纵坐标轴上的标度大小要选取适当，选取的标度应使作出的af图线尽量“充满”坐标系。当堂检测1在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是（）a小车所受的合力就是所挂吊盘和钩码的重力b小车所受合力的大小等于吊盘与钩码通过细绳对小车施加的拉力c只有平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力d只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量m远大于吊盘与钩码的总质量时，小车所受合力的大小可认为等于吊盘与钩码的重力2在研究物体的加速度、作用力和质量三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力之间的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是（）a建立理想模型的方法 b控制变量法c等效替代法 d类比法3如图是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的af图象，下列说法正确的是（）a三条倾斜直线所对应的滑块和橡皮泥的质量相同b三条倾斜直线所对应的滑块和橡皮泥的质量不同c直线1所对应的滑块和橡皮泥的质量最大d直线3所对应的滑块和橡皮泥的质量最大4在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是（）a平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但小盘内不能装钩码b实验中应始终保持小车和砝码的质量远远大于钩码和小盘的质量c实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比d平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力5在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中：（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装，如图所示。请你指出该装置中错误或不妥之处：_。（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验，如图是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可算得小车的加速度为_m/s2。答案：课堂合作探究【问题导学】活动与探究1：答案：（1）将长木板倾斜一定角度，满足方程mgsin mgcos ，此时小车在斜面上受到的合外力为0，摩擦力等于小车重力沿斜面向下的分力。由于小车的重力、支持力、摩擦力相互抵消，那实验中小车受到的合外力就等于绳子的拉力了。（2）绳子的拉力并不等于钩码的重力，因为当绳子拉力等于钩码重力时，钩码做匀速直线运动或静止，而实验中钩码与小车一起做匀加速直线运动，因此绳子的拉力应该小于钩码的重力。理论计算发现当钩码质量比小车质量小得多时，绳子的拉力近似等于钩码的重力，即小车受到的合外力近似等于钩码的重力。迁移与应用1：答案：（1）af图象如解析图所示（2）由图象可知a与f成正比关系解析：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布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑。活动与探究2：1答案：小车的质量可以用天平来测量，可以用加减砝码的方法来改变小车的质量。2答案：将实验得出的数据最终在相应坐标系上描点绘线，通过对物理量的转变，尽可能得到过原点的直线，这样物理量的关系就比较直观明显。迁移与应用2：答案：（1）见解析（2）反比解析：要画a的图象，需先求出对应的，其数据分别为0.50、0.67、0.80和1.00，然后描点、连线，得到图象如下图所示。由图象可得a与成正比，即a与m成反比。活动与探究3：1答案：在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是加速度与其他量之间的比例关系。因此，测量不同情况下（即不同受力时、不同质量时）物体加速度的比值，就可以了。由于a，如果测出两个初速度为0的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比，即。2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迁移与应用3：答案：（1）3.2（2）见解析a（3）实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分解析：（1）连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移的大小，可以选用逐差法计算加速度。由x16.19 cm，x26.70 cmx37.21 cm，x47.72 cm电火花打点计时器周期t0.02 s用逐差法可得x3x12a（2t）2，x4x22a（2t）2故a3.