【志鸿全优设计】高中物理 第三章第2节探究加速度与力、质量的关系目标导学 教科版必修1.doc

2探究加速度与力、质量的关系答案：（1）力（2）质量（3）质量（4）加速度（5）力（6）力（7）质量1实验原理（1）原理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，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法本实验有f、m、a三个参量，研究加速度a与f及m的关系时，我们应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关系在该实验中要求先控制小车的质量m不变，改变小车所受的拉力f，讨论a与f的关系；再控制小车所受的拉力f不变，改变小车的质量m，讨论a与m的关系要测量的物理量小车与其上砝码的总质量m用天平测出小车受的拉力f用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由fmg算出小车的加速度a通过打点计时器打出的纸带测算出（2）实验步骤用天平测出小车和小盘（包括其中砝码）的质量分别为m、m，并把数值记录下来如图将实验器材安装好（小车上不系绳）把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，平衡摩擦力不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力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mg.保持小车的质量不变，改变小盘（包括其中砝码）的质量，重复步骤4多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2g保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量m1，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（3）数据处理分析加速度与力的关系依据表格，以加速度为纵坐标、力为横坐标，作出af图像，由此得出结论分析加速度与质量的关系依据表格，以加速度为纵坐标、质量为横坐标，作出am图像，观察是否是反比例图像，实际上，也可以画出a图像，如果am是反比例关系，则a就是正比例关系，如果a是经过原点的直线，说明猜想是对的，如果不是直线，也可以猜想a、a成正比，同样可以通过画图像直观来验证猜想的正确性【例1】用如图所示的装置研究在作用力f一定时，小车的加速度a与小车质量m的关系，某位同学设计的实验步骤如下：a用天平称出小车和小盘的质量b按图安装好实验器材c把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘d将电火花打点计时器接在220 v电压的直流电源上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量e保持小盘及盘内砝码的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的m值，重复上述实验f分析每条纸带，测量并计算出加速度的值g作am关系图像，并由图像确定a、m关系（1）该同学漏掉的重要实验步骤是_，该步骤应排在_步实验之后（2）在上述步骤中，有错误的是_，应把_改为_（3）在上述步骤中，处理不恰当的是_，应把_改为_解析：实验中把小盘及其中砝码的重力看做与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力电火花打点计时器接在220 v直流电压上将无法工作，必须接在220 v交流电源上作am关系图像，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a关系图像答案：（1）平衡摩擦力b（2）d220 v电压的直流电源220 v电压的交流电源（3）gama点技巧 反比例图像的做法反比例的图像不容易判断，所以巧妙地改变横坐标，将验证反比关系改变为验证正比关系2注意事项与误差分析（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如果小车包括砝码的质量没有远大于砂和砂桶的总质量，则作出的图像会向下弯曲（3）平衡摩擦力不准造成误差：为了减小系统误差，我们要求滑块受到的拉力即为合力，故图线过原点，但当运动方向除拉力外还受重力分力和摩擦力的影响时，af图像中将会在横轴或纵轴上有截距点技巧 根据图像判断平衡摩擦力情况若重力分力和摩擦力的合力不为零，且沿运动方向，当绳的拉力f0时，a0，则在图像纵轴有截距，说明导轨或木板无滑轮一端垫得太高；若重力分力和摩擦力的合力不为零且与滑块运动方向相反，拉力f要先平衡掉重力分力和摩擦力的合力，当a0时，绳的拉力f0，在图像横轴有截距，说明无滑轮一端垫得太低或未平衡摩擦力【例2】a、b、c、d四位同学做“验证牛顿第二定律”的实验，设小车质量和车上砝码质量之和为m，砂及砂桶的总质量为m，分别得出如图中a、b、c、d四个图线，其中图a、b、c是af图线，图d是a图线，则以下说法中正确的是（）aa和b较好地把握了实验条件mmbc和d也较好地把握了实验条件mmca同学长木板的倾角太小，而b同学长木板角度太大da、b、c三同学中，c同学较好地完成了平衡摩擦力的操作解析：a和b由于图线是直线，可以认为砂和砂桶的重力即为小车和砝码的合力，说明满足mm，a中横轴有截距说明平衡摩擦力不够，b中纵轴有截距，说明平衡过度，倾角太大d的图像有比较明显的弯曲，说明砂及砂桶的质量比较大，没有满足mm.c图过原点，且f较小时为直线，f较大时向下弯曲，符合实际情况答案：acd3对比分析法如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a算出其实，在本节的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零的匀加速运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比等于加速度之比，即.【例3】在探究加速度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图所示的实验装置图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止本实验通过比较两小车的位移