学粤教版必修一 4.3 探究加速度与力、质量的定量关系 学案.doc

题目4.3实验：探究加速度与力、质量的关系2课时学习目标1理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关2通过实验探究加速度与力和质量的定量关系3培养学生动手操作能力学习疑问学习建议 学 【相关知识点回顾】1、一切物体总保持 状态或 状态，除非 ，这就是牛顿第一定律牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：力不是 的原因，而是 的原因2、物体的这种保持 或 的性质叫做惯性，惯性是物体的 性质【知识链接】某次实验用打点计时器交流电的频率为50h ，纸带的记录如图所示,图中前几个点模糊,因此从a点开始每打五个点取一个计数点,其中b、c、d、e点的对应速度vb= m/s,由此测得小车的加速度是 m/s2【预学能掌握的内容】一加速度是表示物体运动状态 的物理量。根据事实经验，加速度与物体的 有关。物体 一定时，质量越小，加速度就越大。加速度还与物体 的大小有关，物体 一定时，受力越大，其加速度越大。二实验探究实验目的：探究加速度与外力、质量三者的关系。实验思路：本实验的基本思路是采用 法。（1）保持物体的 不变，测量物体在不同外力作用下的加速度，探究加速度与外力的关系。探究的方法:采用根据实验数据绘制图象的方法。（2）保持物体所受的 不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与力的关系。探究的方法：采用根据实验数据绘制图象的方法。实验方案：本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用 ，需要研究的是怎样测量加速度和外力。数据处理：1、根据实验数据描出的a-f图象探索a与f的关系。 利用下表数据绘图，图线特点： ;实验结果：在质量不变的条件下，加速度与外力成 .质量不变 次数 f/n a/ms2 10.100.14620.200.30230.300.42840.400.59250.500.7512、根据实验数据描出的a-m图象探索a与m的关系。 利用下表数据绘图，图线特点： ;力不变 次数m/kga/ms210.4000.86120.5000.69230.7500.47041.0000.35251.2000.290猜想：a与m的关系是 ;验证猜想绘制a与 图线，图线特点： .实验结果：在外力不变的条件下，加速度与质量成 。 （我们按教材p73参考案例二进行试验）测量加速度的方案：采用较多的方案是使用打点计时器。思考：如何根据纸带求加速度？【探究点一】合作探究1如何提供并且测量物体所受的外力？ （1）实验时要把木板远离滑轮一端垫高，为什么？（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）?【探究点二】合作探究2(1)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？【探究点三】合作探究3小组讨论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 典例解析例1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。例2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 h ）。 甲 乙 丙（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，如图丙所示。该图线不通过原点，请你分析其主要原因是 。1. 在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时,下列说法中不正确的是( ) a. 平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 b. 连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行 c. 平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动 d. 小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车 2. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是() 3.(多选) 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,叙述中正确的是( ) a. 小车所受的合力就是所挂小盘和砝码的重力 b. 小车所受的合力的大小等于托盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力 c. 只有平衡摩擦力之后,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,且当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时,小车所受合力的大小可认为等于托盘和砝码的重力大小 4. 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桶及内部所装沙子的质量； b按图装好实验器材；c把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶；d将电磁打点计时器接在电压为6v的蓄电池上，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保持小桶及其中沙子的质量不变，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关系图象，并由图象确定am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 。5. 图甲为“研究加速度和力的关系”的实验装置。在实验操作中，将砝码盘和砝码所受的重力看作小车所受合外力。在保持小车总质量不变的情况下，改变所加砝码的数量，多次重复测量，得到加速度随力的变化规律如图乙所示。 (1) 分析发现图线的水平轴上有明显的截距(oa不为零)，这是因为 。 (2) 在图乙的af 图线中，ab 段基本是一条直线，由此得到，在小车总质量一定的条件下，加速度与小车受到的合外力的关系是 。而bc 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是 。 6. 为了探究加速度与力的关系，使用如图10所示的气垫导轨装置进行实验。其中g1、g2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过g1、g2光电门时，光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录。滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为m，挡光片宽度为d，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m。回答下列问题： (1) 实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？ (2) 若取m0。4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是 。 a. m15 g b. m215 g c. m340 g d. m4400 g(3) 在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为： 。(用t1、t2、d、x表示) 7.为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图8所示的实验装置，小车总质量用m表示(乙图中m包括小车与传感器，丙图中m包括小车和与小车固连的滑轮)，钩码总质量用m表示。(1)为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论，下列说法正确的是()a三组实验中只有甲需要平衡摩擦力b三组实验都需要平衡摩擦力