高中物理 第四章 牛顿第一运动定律 4.2 探究加速度与力质量的关系导学案苏教版必修1.doc

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1、4.2探究加速度与力质量的关系学习目标：　　1、用比较法测量加速度；2、用控制变量法探究加速度与力、质量的关系；3、掌握利用图象处理数据的方法。第一部分：课前自主学习，主动落实学案一．实验原理(1)采用控制变量法当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法．本实验有F、m、a三个参量，研究加速度a与F及m的关系时，我们应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关系．在该实验中要求先控制小车的质量不变，改变小车所受的拉力

2、F，讨论a与F的关系；再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量m，讨论a与m的关系．(2)要测量的物理量小车与其上砝码的总质量M一用天平测出．小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F＝mg算出．小车的加速度a——通过打点计时器打出的纸带测算出．(3)平衡摩擦力的目的和方法①目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，增加了实验的难度．垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，提高了实验成功率．②方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打

3、点计时器处于工作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力．二．实验器材打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和砝码、细绳、低压交流电源、天平(带有一套砝码)、刻度尺．第二部分：课堂互动探究，整合提升一、探究加速度与力、质量的关系?1．用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2．如图将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，平衡摩擦力．4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车

4、，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力mog．5．保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量，重复步骤4多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2g…表1：M不变，加速度a与受力的关系实验次数n小车受力F/N加速度a/(m·s－2)12345…6．保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码．7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次

5、实验，在每次得到的纸带上标上号码．表2：F不变，加速度与质量的关系实验次数n小车质量M/kg加速度a/(m·s－2)12345…8．利用以上两表中的数据，分别在坐标系中作出M不变时，a一F图象和F不变时，a一M图象．针对训练1．如图所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中A为砂桶，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的砝码，D为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池，电压为6V，G是电键，请指出图中的三处错误。二、分析、归纳、探究结论?1．你在图(a)中画出的a一F图象是通过原点的直线

6、吗?说明a与F成什么关系?2．你在图(b)中画出的a一M图象是直线吗?你能从(b)图中得出a与质量M的定量关系吗?3．你在图(c)中画出的a一图象是过原点的直线吗?你能由图象得出a与M的关系吗?4．在误差允许的范围内得出的结论是：当M不变时，a与F成正比关系；当F不变时，a与M成反比关系．【特别提醒】本实验中利用图象处理数据的优点：(1)直观地看出两个物理量间的关系；(2)有效地减小实验误差，并排除实验中的错误数据．注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物，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

7、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．各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度．4．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的两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．5．小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放纸带．误差分析1．质量的测量误差、纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．2．因实验原理不完善造成误差

8、：本实验中用小盘及砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘及砝码的总重力)，存在系统误差．小盘及砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘及砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．3．平衡摩擦力不准造成误差：在平衡摩擦力时，除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样(比如要挂好纸带、接通打点计时器)，匀速运动的标志