4.2实验：探究加速度与力、质量的关系-学案(人教版必修1)

【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.【知识要点】一、实验目的：探究加速度与力、质量的关系二、实验原理：探究加速度a与力F、质量m的关系时，应用的基本方法是_____________三、实验器材：小车，砝码，小桶，砂，细线，附有定滑轮的长木板，垫块，_____________，低压_____电源，导线两根，纸带，_________，________。四、实验步骤：1．用调整好的________测出小车和小桶的质量M和m，把数据记录下来。2．按如图装置把实验器材安装好，只是不把挂小桶用的细线系在小车上，即不给小车加牵引力。3．_____________：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫块，反复移动垫块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态（可以从____________________________判断）。4．在小车上加放砝码，小桶里放入适量的砂，把砝码和砂的质量M'和m'记录下来。把细线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点，取下纸带，在纸带上写上编号。5．保持_______________不变，改变砂的质量（要用天平称量），按步骤4再做5次实验。6．算出每条纸带对应的加速度的值。7．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，即砂和桶的总重力(m+m')g，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，作图线。若图线为__________________，就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。8．保持___________________不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，并做好记录，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数MM1，在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线，若图线为_________________，就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。1.图像问题图线不过坐标原点，误差分析例一.（2012山东潍坊高三期末）．(6分)某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器控钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a—F图象；(1)图线不过坐标原点的原因是；（2)本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量(填“是”或“否”)；(3)由图象求出小车和传感器的总质量为kg。例二（2012上海金山区高三期末）、（6分）在“用DIS探究牛顿第二定律”的实验中，装置如图（a）所示。（1）本实验是通过来改变对小车的拉力，通过增加小车上的配重片来改变小车的质量，通过位移传感器测得小车的v－t图像，通过__________________得到小车的加速度。（2）图（b）为小车所受作用力不变时实验所得的a－1/M图像，从图像上可以看到直线不过原点，其原因是[]（A）钩码质量过大（B）轨道倾斜，左端偏高（C）轨道倾斜，右端偏高（D）小车与轨道间的摩擦偏大2.减小误差的方法及利用数据画图像例三.（2012届上岗中学12月调研）．（9分）为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示实验装置．请思考探究思路并回答下列问题：（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是___________A．将不带滑轮的木板一端垫高适当，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B．将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动C．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D．将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动命制：校对：审核：第四章第2节探究加速度、力和质量的关系学案24（第X课时，共Ｘ课时）mM打点计时器纸带图（b）a1/M打点计时器木车纸带钩码电源插头钩码轨道位移传感器（发射器）位移传感器（接收器）小车图（a）（2）在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到一条打点的纸带，如图所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则小车加速度的表达式为a=___________；（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为_______________；（4）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码质量不变，改变小车质量m，得到的实验数据如下表：为了验证猜想，请在下列坐标系中作出最能直观反映a与m之间关系的图象．例四、（2012广东东莞期末）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块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，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P、Q，并测出间距d。开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t。①木块的加速度可以用d、t表示为a＝。②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是。③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是。A．可以改变滑动摩擦力的大小B．可以更方便地获取更多组实验数据C．可以更精确地测出摩擦力的大小D．可以获得更大的加速度以提高实验精度3.分析图像，利用纸带求加速度例五、如图所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图。图中A为小车，B为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50HZ交流电。小车的质量为m1，小桶（及砝码）的质量为m2。（1）下列说法正确的是▲。A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力B．实验时应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远大于m1D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-11m图像（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a-F图像，可能是图中的图线▲。(选填“甲”、“乙”、“丙”)（3）如图所示为某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度大小▲m/s2。（结果保留二位有效数字）探究加速度、力和质量的关系答案例一．（1）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足（2）否（3）1例二（1）（2分）改变钩码的个数，（2分）图像的斜率（2）（2分）BD例三.（1）C；（2）500；（3）mM；（4）如图所示。例四、①22tda（3分）②C，（3分）③BC（3分）例五、（1）D（3分）（2）3（2分）（3）0.48或0.49（3分）实验次数12345小车加速度a/ms-20.770.380.250.190.16小车质量m/kg0.200.400.600.801.00ABCDEFGx1x2x3x4x5x6O▲▲PQd〔第34题（3）图〕aFOAaOFBaOFDCaFOF0第10题AB纸带C单位：cm第10(3)题2.402.893.39a0第10(2)题F甲乙丙