人教版（2019）高中物理必修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量的关系学案.docx

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系学习目标：1能独立设计探究加速度、质量、力三者关系的探究方案。2会测量加速度、力、质量；并能作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象；能根据图象写出加速度与力、质量的关系式。3体会探究过程中所用的科学方法控制变量法；学习科学家的严谨态度。实验目的：验证牛顿第二运动定律，即质量一定时，加速度与作用力成正比；作用力一定时，加速度与质量成反比。 实验器材：打点计时器；纸带及复写纸片；小车；附有定滑轮的长木板；小桶；细绳；沙；低压电源；导线；学生天平(带有一套砝码)；刻度尺；砝码。实验步骤： (1) 用天平测出小车和小桶的质量M和M，记录数据，在小车上加砝码，小桶里放入适量的沙，使小桶和沙的总质量_小车和砝码的总质量，把砝码和沙的质量m和m记下来. (2) 按照图把实验器材安装好，只是不把悬挂小桶用的细绳系在车上，即不给小车加牵引力. (3) 平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫小木垫，反复移动木垫的位置，直至轻推小车且小车在斜面上可以保持_状态. 这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在沿斜面方向上的分力平衡. (4) 把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶. 接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点. 取下纸带，在纸带上标上该纸带的号码. (5) 保持小车的质量不变，改变沙的质量，即改变小车所受牵引力，再做几次实验. 在实验中一定要使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按照“研究匀变速直线运动”实验中求加速度的方法，计算出各条纸带对应的加速度的值. 根据实验数据，画出小车所受牵引力，即桶和沙的总重力(M+ m)g跟小车加速度a之间关系的图像aF图像. (6) 保持沙和小桶质量不变，在小车上加砝码，重复上面的实验，然后画出质量倒数与加速度a之间关系的图像.注意事项：使沙和小桶的总质量_小车和砝码的总质量。平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带，且接通电源。判断小车是否作匀速直线运动时可用直接观察法，也可用打点计时器打出的纸带判定(各点间间距相等)。小车应靠近打点计时器，且先_后_。画出a-F和a-1/M 图象时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两边。当堂反馈：1、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。2、控制变量法：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，先保持_不变，测量物体在_的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系，再保持物体所受的力_，测量不同_的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法。a/(m·s2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.003、在“探究加速度与力、质量关系”的实验中一小组在该实验中得到了如下一组实验数据 请在右图所示的坐标中画出aF图线.根据图象判定：当m一定时，a与F的关系为_若甲、乙两同学在实验过程中，由于没有按照正确步骤进行实验，处理数据后得出如图所示的aF图象试分析甲、乙两同学可能存在的问题：甲：_；乙：_.4、在“验证牛顿运动定律”的实验中，实验装置如图甲所示，有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线试分析： A图线不通过坐标原点的原因是_； A图线上部弯曲的原因是_参考答案实验步骤 远小于 匀速直线运动注意事项远远小于 接通电源 释放小车当堂反馈1.变化 质量 受力 受力 质量2.质量 不同 不变 质量3.成正比 平衡摩擦力过度没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不彻底4.没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不彻底 不再满足小车质量远大于重物的质量4