第2节实验：探究加速度与力、质量的关系导学案

1 第二节实验 探究加速度与力 质量的关系导学案 编者 程文清 罗杰 课前预习 一 实验目的 二 实验原理 三 实验器材 四 实验步骤 五 注意事项 预习检测 1 在利用打点计时器探究加速度与力 质量的关系的实验中 以下做法正确的是 A 平衡摩擦力时 应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B 每次改变小车的质量时 不需要重新平衡摩擦力 C 实验时 先放开小车 后接通电源 D 重物的质量远小于小车的质量 这一条件如不满足 对探究过程也不会产生影响 2 在做 探究加速度与力 质量的关系 的实验时 计算出各纸带的加速度后 将测得的 加速度 a 和力 F 的有关数据记录在表 1 中 将测得的反映加速度 a 和质量 m 的数据列在 表 2 中 表 1 表 2 1 根据表中所列数据 分别画出 a F 图象和 a 1 m 的图象 2 从图象可以判定 当 m 一定时 a 与 F 的关系为 当 F 一定时 a 与 m 的 关 系为 3 某实验小组的几名同学在探究加速度与物体的质量以及外力关系的实验中 当物体的质 量一定时 分别根据实验数据画出了不同的实验图象 如图 4 2 3 所示 下列说法中 分析正确的是 图 4 2 3 A 形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B 形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C 形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D 形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 4 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在沿斜面方向的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砝码通过细绳对小车施加的 拉力 D 平衡摩擦力 是否成功 可由小车拖动后由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是 a m s 2 1 984 065 958 12 F N1 002 003 004 00 a m s 2 2 042 663 233 98 kg 1 1 m 0 500 670 801 00 2 否均匀而确定 5 在用实验探究加速度和力的关系时 下列关于实验的思路和数据分析 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 6 如图 4 2 4 所示 在研究牛顿第二定律的演示实验中 若 1 2 两个相同的小车所受拉力分别为 F1 F2 车中所 放砝码的质量分别为 m1 m2 打开夹子后经过相同的时 间两车的位移分别为 x1 x2 则在实验误差允许的范围 内 有 图 4 2 4 A 当 m1 m2 F1 2F2时 x1 2x2 B 当 m1 m2 F1 2F2时 x2 2x1 C 当 F1 F2 m1 2m2时 x1 2x2 D 当 F1 F2 m1 2m2时 x2 2x1 7 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 小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力 B 小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车所施加的拉力 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 只有平衡摩擦力后 且小车的质量 M 远大于吊盘与砝码的总质量时 小车所受合力 可以认为等于吊盘和砝码的重力 8 经过对加速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习 已经知道物 体的加速度 a 与物 体受的力 F 及物体的质量 m 满足的关系式 a F a 1 m 如果在光滑 的水平面上有一质 量为 m 的物体受到水平力 F 作用 从静止开始在 t 时间内移动了 x 距 离 今要使距离变为 4x 可采用以下哪一种方法 A 将水平恒力增为 4F B 将物体质量减为原来的一半 C 将作用时间增为 2t D 将作用时间增为 4t 9 在探究 a 与 F M 关系的实验中 得到了如下一组实验数据 1 在图 4 2 5 所示的 坐标中 画出 a F 图线 2 从图中可以发现实验操作中的问题是什么 图 4 2 5 随堂训练 1 在 探究加速度与力 质量的关系 实验中 下列说法中正确的是 A 平衡摩擦力时 托盘应用细线通过定滑轮系在小车上 但托盘内不能装砝码 B 实验中无需始终保持小车和砝码的总质量远远大于托盘和砝码的质量 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阻力 F N0 1960 2940 3920 4900 588 a m s 2 0 250 380 901 201 53 3 2 在 探究牛顿第二定律 的实验中 为了探究滑块质量 m0不变时 加速度与外力 F 的定 量关系 砝码质量 m 和滑块质量 m0分别选取下列四组值 A m0 500 g m 分别为 50 g 70 g 100 g 125 g B m0 500 g m 分别为 20 g 30 g 40 g 50 g C m0 200 g m 分别为 50 g 75 g 100 g 125 g D m0 200 g m 分别为 30 g 40 g 50 g 60 g 若其他操作都正确 那么在选用 组值测量 时所画出的 a F 图线较准确 图 4 2 1 3 用如图 4 2 1 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砂子的质量 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 6 V电压的蓄电池上 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 保持小桶及其中砂子的质量不变 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 a m 关系图象 并由图象确定 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 4 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 关系的实验 如图 4 2 2 所示 图甲为实验装置简图 交流电的频率为 50 Hz 图 4 2 2 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 1 m 数据如下表 实验次数 12345678 小车加速度 a m s 2 1 901 721 491 251 000 750 500 30 小车质量 m kg 0 250 290 330 400 500 711 001 67 4 kg 1 1 m 4 003 453 032 502 001 411 000 60 请在如图 4 2 3 所示的方格坐标纸中画出 a 1 m 图线 并依据图线求出小车加速度 a 与质量倒数 1 m 之间的关系式是 3 保持小车质量不变 改变砂和砂桶质量 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 4 2 4 所示 该图线不通过原点 请你分析其主要原因是 图 4 2 3 图 4 2 4 课 后练习 1 在本实验中 下列做法和理由正确的是 A 实验中所用电源为低压直流电源 B 可以将装有砂子的小桶用钩码代替 这样会使实验更加方便 C 实验结果不用 a M 图象 而且 a 1 M 图象 是为了便于根据图象直观地作出判断 D 小车运动的加速度可用天平测出小桶和砂的质量 M 和 m 以及小车质量 M 后直接用 公式 a M m g M 求出 M m M 2 两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上 小车前端系上细线 线的另一端跨过定滑轮 各挂一个小盘 盘里分别放有不同质量的砝码 图 4 2 5 a 小车所受的水平拉力 F 的大小可以认为等于砝码 包括砝码盘 所受的重力大小 小车后端也系有细线 用一只 夹子夹住两根细线 图 b 控制两辆小车同时开始运动和结束运动 由于两个小车初 速 度都是零 运动时间又相同 x at2 2 即 x a 只要测出两小车位移 x 之比就等于 测 出它们的加速度 a 之比 实验结果是 当小车质量相同时 当拉力 F 相等时 实验中用砝码 包括砝码盘 所受的重力 G mg 的大小作为小车所受拉力 F 的大小 这 样 做会引起实验误差 为了减小这个误差 G 与小车所受重 力 Mg 之间需要满足的关系是 5 图 4 2 5 图 4 2 6 3 用如图 4 2 6 所示装置 探究 加速度与力 质量的关系 的活动中 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 图 4 2 7 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 a 为 m s2 4 同学们在做探究加速度与物体质量和合外力的关系的实验时 图 4 2 7 1 甲同学为了使小车受到的合外力等于小桶和砂的总重量 他采用如下两个措施 平衡摩擦力 将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块 反复移动木块的位置 直到小 车 在小桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动 调整砂的多少 使砂和桶的 总 质量 m 远小于小车和砝码的总质量 M 请问 以上哪一个措施中有重大错误 2