高中物理 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系导学案 新人教版必修.doc

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1、黑龙江省友谊县红兴隆管理局第一高级中学2014高中物理4.2实验探究加速度与力、质量的关系导学案新人教版必修1小汽车从静止加速到100km/h只需十几秒的时间,满载的货车从静止加速到100km/h,用时较长,赛车安装了强大发动机,质量与一般小汽车相仿,可以在四、五秒的时间内从静止加速到100km/h.从上面的例子我们可以看出:物体的质量越小,速度改变得越快,产生的加速度越大;牵引力越大,速度改变得越快,产生的加速度越大.于是我们猜想,物体所获得的加速度可能与外力有关,还可能与物体本身的质量有关.

2、据此,我们可以提出这样的假设:物体所获得的加速度,由它的质量和它所受的合力共同决定.这个假设是否正确,我们可以设计一些实验来检验.  一、实验目的1.学会用控制变量法研究物理规律.2.探究加速度与力、质量的关系.3.掌握利用图象处理数据的方法.二、实验原理采用控制变量法:1.保持物体质量m不变,探究加速度a与力F的关系.2.保持物体所受的力相同,探究加速度a与质量m的关系.三、实验器材一端附有定滑轮的长木板;小车;带小钩的细绳;沙子和小桶;打点计时器;纸带及复写纸片;刻度尺;低压交流电源、导线;

3、砝码;天平(带有一套砝码)四、实验步骤1.用天平测出小车和小桶的质量M和m桶,把数值记录下来.2.按图4-2-1所示把实验器材安装好,只是不把悬挂小桶的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力).3.平衡摩擦力.4.把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶,先接通电源再放开小车,取下纸带,在打点纸带上标上纸带号码.5.保持小车的质量不变,在小桶内放入质量为m′的沙,重复步骤4,在小桶内放入质量为m″、m、……的沙,再重复4,m′、m″、m、……的数值都要记录在纸带上(或表格内).6.在每条纸带上都选取

4、一段比较理想的部分,按“测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法算出每条纸带的加速度a.7.用纵坐标表示加速度,横坐标表示力,根据实验结果在坐标平面上画出相应的点.若这些点在一条直线上,便证明了加速度与作用力成正比,即=或a∝F.8.保持沙和小桶的质量不变,在小车上依次加砝码(也需做好记录),重复上述步骤4和步骤6.用纵坐标表示加速度,横坐标表示小车及砝码总质量的倒数,在坐标平面上根据实验结果画出相应的点.如果这些点是在一条直线上,就证明加速度与质量成反比,即=或a∝.五、注意事项1.平衡摩擦力

5、时不要挂重物,整个实验平衡了摩擦力后,不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量,都不需要重新平衡摩擦力.2.实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量.只有如此,砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.3.作图象时,要使尽可能多的点在所作直线上,不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.离直线较远的点是错误数据,可舍去不予考虑.4.小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手. 一、实验操作例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( 

6、 )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解析 平衡摩擦力不应挂重物,A错;实验时,应先接通电源后,再放开小车,C错;如果重物的质量不能远小于小车的质量,重物的重力就不能近似看成细绳对小车的拉力,产生的误差就很大,D错.答案 B(1)打点计时器的规范操作要求实验时,应先接通电源,待打点计时器工作稳定后再放开小车.如果先放开小车,

7、就不能保证打出合格的纸带.(2)提供恒定合外力的条件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.二、数据处理例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1a/(m·s-2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00表2a/(m·s-2)2.042.663.233.98/kg-10.500.670.801.

8、00(1)根据表中所列数据,分别画出a-F图象和a-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________.解析 建立坐标系,确定标度,描点画出a-F图象和a-图象分别如下图甲、乙所示.(2)由图象甲可知,a-F图象为过原点的直线,所以a∝F,即a与F是正比关系.由图象乙知,a-图象为过原点的直线,所以,a∝,即a与m成反比关系.答案 (1)见解析图 (2)正比关系 反比关系作图象时,应使尽可能多的点落在直线上,不在直线上的点应均

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