实验：探究加速度与力质量的关系_【审案】

东宁一中 高一物理必修一 实验 探究加速度与力 质量的关系导学案 编制人 张吉 审核人 张衍知 小组 姓名 实验 探究加速度与力 质量的关系 第 1 页共 3 页 打点计时器纸带 实验 探究加速度与力 质量的关系实验 探究加速度与力 质量的关系 导学案导学案 学习目标学习目标 1 学会用控制变量法研究物理规律 学会用控制变量法研究物理规律 2 学会利用函数图像分析物理量之间的关系 学会利用函数图像分析物理量之间的关系 3 探究加速度与力 质量的关系 探究加速度与力 质量的关系 学习重点学习重点 探究加速度与力 质量的关系 利用函数图像分析物理量之间的关系探究加速度与力 质量的关系 利用函数图像分析物理量之间的关系 学习难点学习难点 由实验结果得出结论 由实验结果得出结论 知识链接知识链接 1 打点计时器是测什么的仪器 打点计时器是测什么的仪器 打点周期是多少打点周期是多少 时间时间 0 02s 2 如何用纸带求加速度 如何用纸带求加速度 逐差法逐差法 学习过程学习过程 认真阅读教材 认真阅读教材 p71 74p71 74 页完成下列问题 页完成下列问题 一 实验目的 一 实验目的 1 探究加速度与力 质量的关系 探究加速度与力 质量的关系 2 掌握利用控制变量法研究多变量之间的关系 掌握利用控制变量法研究多变量之间的关系 3 掌握利用图像处理实验数据的方法 掌握利用图像处理实验数据的方法 二 实验原理二 实验原理 1 采用控制变量法 当研究对象有两个以上的参量发生牵连 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化 而研究其中变化时 我们设法控制某些参量使之不变化 而研究其中 两两 个量个量 的变化的方法 本试验有的变化的方法 本试验有 F m a 三个参量 研三个参量 研 究加速度与力 质量的关系时 我们先控制一个变量 即当力不变时 加速度与究加速度与力 质量的关系时 我们先控制一个变量 即当力不变时 加速度与 m 的关系 的关系 当质量不变时 加速度与当质量不变时 加速度与 F 的关系 的关系 2 要测量的物理量有 要测量的物理量有 三 实验器材三 实验器材 打点计时器 纸带及复写纸片 小车 一端附有定滑轮的长木板 小桶和砂 细绳 打点计时器 纸带及复写纸片 小车 一端附有定滑轮的长木板 小桶和砂 细绳 导线 天平 导线 天平 砝码砝码 刻度尺刻度尺 低压交流电源低压交流电源 四 实验步骤四 实验步骤 1 用天平测出小车和小桶的质量 用天平测出小车和小桶的质量 M 和和 M 把数值记录下来 把数值记录下来 2 按图把实验器材装好 不挂小桶 按图把实验器材装好 不挂小桶 3 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块 让小车能拖着纸带在其上面做匀 平衡摩擦力 在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块 让小车能拖着纸带在其上面做匀 速运动 纸袋上点迹均匀 速运动 纸袋上点迹均匀 4 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶 先接通电源在放开小车 取下纸带并标上号码 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶 先接通电源在放开小车 取下纸带并标上号码 5 保持小车质量不变 改变沙子质量重复做上述试验 把力对应的纸带标好 保持小车质量不变 改变沙子质量重复做上述试验 把力对应的纸带标好 6 保持力 沙子质量 不变 改变小车质量重复做上述试验 将质量对应的纸带标好 保持力 沙子质量 不变 改变小车质量重复做上述试验 将质量对应的纸带标好 7 计算出加速度 作出加速度与力的图像及加速度与质量的倒数的图像 计算出加速度 作出加速度与力的图像及加速度与质量的倒数的图像 物理量物理量123456 质量质量 M 1 M 加速度加速度 a 物理量物理量123456 作用力作用力 F 加速度加速度 a 画出图像 画出图像 1 M a 0 实验结论 物体的加速度与物体的实验结论 物体的加速度与物体的 成反比 与物体成反比 与物体 成正比 成正比 四 实验注意事项 查阅资料 四 实验注意事项 查阅资料 五 典型例题五 典型例题 例题例题 1 再做 再做 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 的实验时 计算出个纸带的加速度后 将加速度与力 的实验时 计算出个纸带的加速度后 将加速度与力 质量的有关数值记入表中 如图 质量的有关数值记入表中 如图 1 根据表中所列数据 分别划出 根据表中所列数据 分别划出 a F 图像和图像和 a 1 M 图像 图像 2 从图像可以判定 当 从图像可以判定 当 M 一定时 一定时 a 与与 F 的关系是的关系是 正比正比 当当 F 一定时 一定时 a 与与 M 的关系是的关系是 成反比成反比 3 由 由 a F 图像可知图像可知 M 0 5Kg 4 由 由 a 1 M 图像可知图像可知 F 4 0N 例题例题 2 某两个同学分别按步骤做该实验时 各自得到的图像如图甲和乙所示 则出现此种现象的原 某两个同学分别按步骤做该实验时 各自得到的图像如图甲和乙所示 则出现此种现象的原 因甲是因甲是 没有平衡摩擦力或平衡过小没有平衡摩擦力或平衡过小 乙是 乙是 平衡摩擦力过大平衡摩擦力过大 a F 东宁一中 高一物理必修一 实验 探究加速度与力 质量的关系导学案 编制人 张吉 审核人 张衍知 小组 姓名 实验 探究加速度与力 质量的关系 第 2 页共 3 页 实验实验 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 习题课习题课 A1A1 在利用打点计时器和小车来做 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的实验时 下列说法中不正确的是 A 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 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 A A B B 连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行 连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行 C C 平衡摩擦力后 长木板的位置不能移动 平衡摩擦力后 长木板的位置不能移动 D D 小车释放前应靠近打点计时器 且应先接电源再释放小车 小车释放前应靠近打点计时器 且应先接电源再释放小车 A2A2 关于探究加速度与力 质量的关系的实验 下列说法中符合实际的是 关于探究加速度与力 质量的关系的实验 下列说法中符合实际的是 D D A A 通过同时改变小车的质量 通过同时改变小车的质量m m及受到的拉力及受到的拉力F F的研究 能归纳出加速度 力 质量三者之间的关系的研究 能归纳出加速度 力 质量三者之间的关系 B B 通过保持小车质量不变 只改变小车的拉力 就可以归纳出加速度 力 质量三者之间的关系 通过保持小车质量不变 只改变小车的拉力 就可以归纳出加速度 力 质量三者之间的关系 C C 通过保持小车受力不变 只改变小车质量的研究 就可以得出加速度 力 质量三者之间的关系 通过保持小车受力不变 只改变小车质量的研究 就可以得出加速度 力 质量三者之间的关系 D D 先不改变小车质量 研究加速度与力的关系 再不改变力 研究加速度与质量的关系 最后归纳 先不改变小车质量 研究加速度与力的关系 再不改变力 研究加速度与质量的关系 最后归纳 出加速度 力 质量三者之间的关系出加速度 力 质量三者之间的关系 B3B3 用如图所示的装置做 用如图所示的装置做 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 实验 甲同学根据实验数据画出的小车的加速度实验 甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a a和小车和小车 所受拉力所受拉力F F的图象为图中的直线的图象为图中的直线 乙同学画出的 乙同学画出的a a F F图图 象为下图中的直线象为下图中的直线 直线直线 在纵轴或横轴上的截距较在纵轴或横轴上的截距较 大 明显超出了误差范围 下面给出了关于形成这种情况大 明显超出了误差范围 下面给出了关于形成这种情况 原因的四种解释 其中可能正确的是原因的四种解释 其中可能正确的是 BCBC A A 实验前甲同学没有平衡摩擦力 实验前甲同学没有平衡摩擦力 B B 甲同学在平衡摩擦力时 把长木板的末端抬得过高了 甲同学在平衡摩擦力时 把长木板的末端抬得过高了 C C 实验前乙同学没有平衡摩擦力 实验前乙同学没有平衡摩擦力 D D 乙同学在平衡摩擦力时 把长木板的末端抬得过高了 乙同学在平衡摩擦力时 把长木板的末端抬得过高了 B4 B4 如图所示是在探究加速度与力 质量的关系实验中 根据实验数据描绘出的三条如图所示是在探究加速度与力 质量的关系实验中 根据实验数据描绘出的三条 a a F F图线 下列说法中正确的是图线 下列说法中正确的是 BDBD A A 三条倾斜直线所对应绳的拉力相同 三条倾斜直线所对应绳的拉力相同 B B 三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同 三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同 C C 直线 直线 1 1 对应的小车和砝码的总质量最大对应的小车和砝码的总质量最大 D D 直线 直线 3 3 对应的小车和砝码的总质量最大对应的小车和砝码的总质量最大 C5C5 在 在 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 的实验中 在研究加速度的实验中 在研究加速度a a与小车的质量与小车的质量M M的关系时 由于的关系时 由于 没有注意始终满足没有注意始终满足M M m m的条件 结果得到的图象应是图中的的条件 结果得到的图象应是图中的 D D 5 5 题题 图图 6 6 题图题图 C6 C6 如图所示 在探究加速度与力 质量的关系的演示实验中 若如图所示 在探究加速度与力 质量的关系的演示实验中 若 1 1 2 2 两个相同的小车所受拉力两个相同的小车所受拉力 分别为分别为F F1 1 F F2 2 车中所放砝码的质量分别为 车中所放砝码的质量分别为m m1 1 m m2 2 打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为 打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为 x x1 1 x x2 2 则在实验误差允许的范围内 有 则在实验误差允许的范围内 有 A A A A 当 当m m1 1 m m2 2 F F1 1 2 2F F2 2时 时 x x1 1 2 2x x2 2 B B 当 当m m1 1 m m2 2 F F1 1 2 2F F2 2时 时 x x2 2 2 2x x1 1 C C 当 当m m1 1 2 2m m2 2 F F1 1 F F2 2时 时 x x1 1 2 2x x2 2 D D 当 当m m1 1 2 2m m2 2 F F1 1 F F2 2时 时 x x2 2 2 2x x1 1 C7C7 探究加速度与力 质量的关系探究加速度与力 质量的关系 的实验装置如图甲所示 的实验装置如图甲所示 1 1 在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 计时器打点的时间间隔在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中 打出了一条纸带如图乙所示 计时器打点的时间间隔 为为 0 020 02 s s 从比较清晰的点起 每 从比较清晰的点起 每 5 5 个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加个点取一个计数点 量出相邻计数点之间的距离 该小车的加 速度速度a a 0 15 0 15 m sm s2 2 结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字 2 2 平衡摩擦力后 将平衡摩擦力后 将 5 5 个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码个相同的砝码都放在小车上 挂上砝码盘 然后每次从小车上取一个砝码 添加到砝码盘中 测量小车的加速度 小车的加速度添加到砝码盘中 测量小车的加速度 小车的加速度a a与砝码盘中砝码总重力与砝码盘中砝码总重力F F的实验数据如下表 的实验数据如下表 砝码盘中砝码总重力砝码盘中砝码总重力F F N N 0 1960 1960 3920 3920 5880 5880 7840 7840 9800 980 加速度加速度a a m m s s 2 2 0 690 691 181 181 661 662 182 182 702 70 请根据实验数据作出请根据实验数据作出a a F F的关系图象 的关系图象 3 3 根据提供的实验数据作出的根据提供的实验数据作出的a a F F图线不通过原点 请说明主要原因 图线不通过原点 请说明主要原因 7 7 题图题图 8 8 题图题图 解析 1 a m s2 0 16 m s2或a x T2 3 68 3 52 10 2 0 12 x T2 3 83 3 68 10 2 0 12 m s2 0 15 m s2 2 见答案 3 小车 砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力 而表中数据漏计了砝码 盘的重力 导致合力F的测量值小于真实值 a F的图线不过原点 答案 1 0 16 0 15 也算对 2 如图所示 3 未计入砝码盘的重力 东宁一中 高一物理必修一 实验 探究加速度与力 质量的关系导学案 编制人 张吉 审核人 张衍知 小组 姓名 实验 探究加速度与力 质量的关系 第 3 页共 3 页 C8C8 某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系 弹簧秤固定在一合适的木板上 桌 某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系 弹簧秤固定在一合适的木板上 桌 面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮 细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮 细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连 接 在桌面上画出两条平行线接 在桌面上画出两条平行线MNMN PQPQ 并测出间距 并测出间距d d 开始时将木板置于开始时将木板置于MNMN处 现缓慢向瓶中加水 处 现缓慢向瓶中加水 直到木板刚刚开始运动为止 记下弹簧秤的示数直到木板刚刚开始运动为止 记下弹簧秤的示数F F0 0 以此表示滑动摩擦力的大小 再将木板放回原 以此表示滑动摩擦力的大小 再将木板放回原 处并按住 继续向瓶中加水后 记下弹簧秤的示数处并按住 继续向瓶中加水后 记下弹簧秤的示数F F1 1 然后释放木板 并用秒表记下木板运动到 然后释放木板 并用秒表记下木板运动到 PQPQ处的时间处的时间t t 1 1 木板的加速度可以用木板的加速度可以用d d t t表示为表示为a a 为了减小测量加