学案：实验探究加速度与力及质量的关系.pdf
-1-学案：实验探究加速度与力、质量的关系 一、学习目标 1通过实验探究加速度与力和质量的定量关系知道用控制变量法进行实验 2学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验 3对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题，二、课前预习 探究加速度与力、质量关系的实验设计思路、实验操作注意事项、实验数据处理方法以及实验得出的正确结论。三、实验过程 以教材提供的实验“参考案例”为例，教材图 4.2-4 所示实验装 1、实验条件：（1）水平板应尽可能光滑，最好将水平板的一端垫高成为倾角不大的斜面，轻轻推动小车（未挂小盘），使小车能在板上匀速运动，即用小车重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。（2）小盘和砝码的质量要比小车的质量小很多。2、实验方法：控制变量法 3、数据的记录 4、数据处理方法：计算法 测得加速度或加速度之比（等于位移之比）后，通过计算看看是否满足 2121FFaa、1221mmaa。图象法 测得加速度后，用拉力 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 aF 图象，看看图象是否为过原点的倾斜直线；用m1为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 am1图象（想想看，为什么不是描绘 am 图象），看看图象是否为过原点的倾斜直线。5、获得结论 四、典型例题 例 1 在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，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-例 2 在研究加速度与质量的关系时，为什么要用m1为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 am1图象，而不是描绘 am 图象？例3、某两个同学用图4-2-6所示的装置（图中 A 为小车，B 为带滑轮的长木板，C 为水平桌面），分别在探究加速度与外力间的关系实验中，各自得到的图象如图4-2-6中甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是 ，乙是 五、课后自测 1 在保持质量不变时加速度与物体受力间关系的实验中（使用图4-2-7所示的装置），小车质量 M 和砝码质量 m 分别选取下列四组值 AM=500g，m 分别为50g、70g、100g、125g BM=500g，m 分别为20g、30g、40g、50g CM=200g，m 分别为50g、75g、100g、125g DM=200g，m 分别为30g、40g、50g、60g 若其它操作都正确，那么在选用 组值测量时所画出的图线较准确在选用此组值，m取 g 时实验误差较大 2 a、b、c、d 四位同学在做验证牛顿第二定律的实验（使用图4-2-6所示的装置），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4-2-7中 a、b、c、d 四条图线，其中图 a、b、c 是 aF 图线，图 d 是 a1/M 图线，则以下列说法中正确的是：（）Aa 和 b 较好地把握了实验条件 M 远大于 m Bc 和 d 则没有把握好实验条件 M 远大于 m Ca 同学长木板的倾角太小，而 b 同学长木板倾角太大 Da、b、c 三同学中，c 同学较好地完成了平衡摩擦力的操作 -3-3关于力和运动的关系,下列说法中正确的是()A.物体的速度不断增大,表示物体必受力的作用 B.物体的位移不断增大,表示物体必受力的作用 C.物体朝什么方向运动,则这个方向上物体必受力的作用 D.物体的速度大小不变,则其所受的合力必为零 4某同学在做“当外力一定时，加速度和质量的关系”的实验时，得到下表中的实验数据：（1）请使用 a-1/m 图象来处理这些数据，并说明为什么不用 a-m 图象来处理数据。（2）根据作出的图象，可以得到的结论是小车的加速度与它的 答案 典型例题 例 1 提示 从实验条件和实验操作规范等方面加以考虑。解析 平衡摩擦力时，不把悬挂重物用细绳通过定滑轮系在小车上，即不对小车施加拉力。在木板无滑轮的一端下面垫一薄木块，反复移动其位置，直到拖在小车后面的纸带上打出的点距均匀为止。设木板的倾角为，则平衡摩擦力后有 mg sin =mg cos，即=arctan，与小车的质量无关，故每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力。实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车。实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，重物的重力才近似等于细绳对小车的拉力。正确选项为 B。点悟 注意实验条件、平衡摩擦力的目的和做法，以及打点计时器的规范操作。例 2 提示 从图象反映物理量关系的直观性加以说明。解析 根据我们的经验，在相同力的作用下，质量 m 越大，加速度 a 越小。这可能是“a与 m 成反比”，但也可能是“a 与 m2成反比”，甚至可能是更复杂的关系。我们从最简单的情况入手，检验是否“a 与 m 成反比”。实际上“a 与 m 成反比”就是“a 与m1成正比”，如果以m1为横坐标、加速度 a 为纵坐标建立坐标系，根据 am1图象是不是过原点的直线，就能判断加速度 a 是不是与质量 m 成反比。当然，检查 am 图象是不是双曲线，也能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条-4-曲线是不是双曲线并不容易；而采用 am1图象，检查图线是不是过原点的倾斜直线，那就容易多了。所以，在研究加速度与质量的关系时，要描绘 am1图象，而不是描绘 am 图象。点悟“化曲为直”，是实验研究中经常采用的一种有效方法。例3 提示 从图线在坐标轴上截距的物理意义着手分析。解析 甲：a 轴上有一定的截距，表明 F 为 0 即不加 F 时小车已经有了一定的加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角 太大，即平衡摩擦力过度引起的。乙：在F轴上有一定的截距，表明F达到一定的值后小车才开始有加速度，这是没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力不够引起的。点悟 运用图象分析实验误差原因，这是实验探究中一项很重要的能力。课后自测 1、B 50 2、ACD 3、A 4、图略、与质量成反比
