人教版物理必修第一册：4.2《实验：探究加速度与力、质量的关系》导学案

1、第四章 运动和力的关系4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系1、学会用控制变量法研究物理规律，2、学会怎样由试验结果得出结论，3、探究加速度与力、质量的关系对照给出的实验视图完成下列问题1描述物体运动状态的物理量是？什么情况下说明物体的运动状态变了？你怎么理解加速度？2根据自己经验，物体加速度的大小跟哪些因素有关？可能有什么关系？我们用什么方法来探究加速度跟这些物理量的关系？3实验时我们需要测量哪些物理量，怎么测量？测量的数据怎么处理？为什么？4小车运动过程中要受到木板给它的摩擦力，怎样平衡这个摩擦力？又怎样去验证摩擦力被完全平衡了？在探究加速度与力、质量的关系的实验中平衡了摩擦力后，改变重

2、物的质量，或者是改变小车的质量，是否还需要重新平衡摩擦力呢?5实验结论：物体的加速度与物体的 成反比，与物体 成正比。一、 实验目的探究加速度与力、质量的关系：当质量一定是，加速度与力成 ；当作用力一定是，加速度与质量成 。二、 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化，而研究其中 的变化的方法。本试验有F m a三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。即当力不变时，加速度与 的关系；当质量不变时，加速度与 的关系。2、要测量的物理量有：三、 实验器材打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和

3、砂，细绳，导线，天平， ， 砝码。打点计时器纸带四、实验步骤1、用天平测出小车和小桶的质量M和M/，把数值记录下来。2、按图把实验器材装好，不挂小桶。3、平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能在其上面做匀速运动。4、把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源在放开小车，取下纸带并标上号码。5、保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标好。6、保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标好。7、计算出加速度，作出加速度与力的图像及加速度与质量得到数的图像。【合作探究】一、实验数据记录及数据处理表一：物理量123456质量M1/M加速度a表二：物理量123456作用力

4、F加速度a画出图像：实验结论：物体的加速度与物体的 成反比，与物体 成正比。二、实验注意事项总结一、单选题1、1在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”这种研究物理问题的科学方法是（ ）A控制变量法B建立理想模型的方法C等效替代法D类比法2、如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，若小车的质量是120g，则砝码盘及砝码的质量最好选择哪个？A10gB50gC100gD1kg3、某同学用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。安装装置时长木板的右端用垫木适当

5、垫高的目的是：A使小车有适当的加速度B增加小车受到的拉力C使纸带上的点更加清晰D平衡小车受到的摩擦力4、如图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA和mB的两个物体得出的加速度a与力F之间的关系图线，分析图线可知（ ）比较两地的重力加速度，有gAgB比较两物体的质量，有mAmB比较两地的重力加速度，有gAgB比较两物体的质量，有mAmBABCD二、非选择题5、“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是_；要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是_.(2)某同学在实验中打出的一条纸

6、带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中x17.06 cm、x27.68 cm、x38.30 cm、x48.92 cm，那么打B点的瞬时速度大小是_m/s；纸带加速度的大小是_m/s2(计算结果保留两位有效数字)6、小王同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验。(1)采用电火花打点计时器时，应接下面的哪一个电源？_(2)下列有关本实验的说法中，正确的有_；A本实验采用了控制变量法B只需要测量小车的质量，不需要测其他物体质量C平衡小车的阻力时，应将纸带和小桶都连上D应调整轨道末端的定滑轮，使得连接小车的细线始终与轨道平行(3)如图为做加速度与力关系实验

7、时打出的一条纸带的一部分，图中各点为实际打的点，“0、1、2”三点为计数点。打计数点“1”时小车的速度大小为_m/s，小车的加速度大小为_m/s2。(结果均保留两位有效数字)。7、学校物理兴趣小组利用如图甲所示的实验装置完成“探究加速度与力的关系”的实验。他们所用的器材有小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的钩码，另有学生电源和力传感器（图中未画出）。（1）图乙是实验中得到的一条纸带，图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1s，由图中数据可得打点计时器打下B点时小车的速度大小_m/s，小车的加速度大小a_m/s2（结果均保留三位有效数字）（2）实验小组A、B分别以各自测得的加速度a为

8、纵轴，小车所受的合力F为横轴，作出图象如图丙中图线1、2所示，则图线1、2中对应小车（含车内的钩码）的质量较大的是图线_（选填“1”或“2”）。8、为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示的实验装置：（1）以下实验操作正确的是_A将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动B调节滑轮的高度，使细线与木板平行C先接通电源后释放小车D实验中小车的加速度越大越好（2）在实验中，得到一条如图乙所示的纸带，己知相邻计数点间的时间间隔为，且间距已量出分别，则小车的加速度a=_ （结果保留两位有效数字）.（3）有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受

9、拉力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条图线，如图丙所示，图线_是在轨道倾斜情况下得到的（填“或“”）；小车及车中袪码的总质量_kg（结果保留两位有效数字）.一、单选题1、在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足Mm(m为砂桶及砂桶中砂的质量)的条件，结果得到的图象应是如下图中的图()A BC D2、某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系.用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a.分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系.根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论

10、不完全一致.该同学列举产生这种结果的可能原因如下：(1)在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；(2)没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；(3)砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；(4)测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是()A(1)和(4) B(2)和(3) C(1)和(3) D(2)和(4)3、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法正确的是 （）A在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源B在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力F的大小C在探究加速度与质量的关系时，为了直

11、观判断两者间的关系，应作出a1m 图象D在探究加速度与力的关系时，作aF图象应该用折线将所描的点依次连接4、如图所示小车打点计时器一电池是某同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，正要打开夹子时的情况，某同学指出了实验时的几个错误，其说法不正确的是（ ）A实验前没有平衡摩擦力B拉小车的细线应平行于水平桌面C实验电源应为交流电源D小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较近二、非选择题5、某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”。（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点

12、计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列_的点，说明小车在做_运动。（2）如果该同学先如（1）中的操作，平衡了摩擦力。以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到M，测小车加速度a，作aF的图象。如图丙图线正确的是_。（3）设纸带上计数点的间距为s1和s2。下图为用米尺测量某一纸带上的s1、s2的情况，从图中可读出s13.10cm，s2_cm，已知打点计时器的频率为50Hz，由此求得加速度的大小a_m/s2。6、如图甲为某次实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的

13、计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，A与各点之间的距离如图所示，单位是cm，纸带的加速度是_ m/s2(结果保留3位有效数字)，在验证质量一定时加速度a和合外力F的关系时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的aF图象，其原因是_。7、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某次实验测得如下数据：当m一定时，a与F的关系如表一所示；当F一定时，a与的关系如表二所示表一F/N1.002.003.004.001.903.955.857.62表二0.520.670.801.001.532.102.493.10（1）在如图所示的相应坐标系中，根据表一、表二所给数据作出图象（_）（2）由图象可以判

14、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_（3）在研究a与m的关系时，作了a图象，而没作am图象，那么作a图象有何优点？_。8、为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图甲所示的实验装置。其中为带滑轮的小车的质量，为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）（1）实验时，一定要进行的操作或保证的条件是_。A用天平测出砂和砂桶的质量B将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数D改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带E.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（2）该同学在实验中得到如图

15、乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为_（结果保留两位有效数字）。（3）以弹簧测力计的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量为_A B C D。参考答案【实践研究】1、A；2、A；3、D；4、D；5、【答案】 平衡摩擦力 小车质量远大于砝码及砝码盘的质量 0.74 0.62【解析】(1)1为使小车所受合外力等于细线的拉力，就需要平衡掉摩擦力的影响，故采取的措施是平衡摩擦力.2要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是小车质量远大于砝码及

16、砝码盘的质量.(2)34打点计时器使用的都是交流电源，每隔0.02 s打一个点根据题意相邻计数点间的时间间隔t0.1 s，则B点的速度为A、C两点间的平均速度：vBm/s0.74 m/s由：可得：a代入数据解得：6、【答案】 B AD 0.32 0.34(0.300.34均可)【解析】(1)1电火花计时器是直接使用220V交流电源的，故A错误B正确。(2)2 A“探究加速度与力、质量关系”的实验，要采用控制变量法，故选项A正确；B除小车质量外，还需要测小桶和里面沙子的总质量（其重力代替拉力的），故选项B错误；C平衡阻力时，应将纸带连上，但是不应将小桶连上，故选项C错误；D细线要与木板平行，否则

17、合力是变力，故D正确。(3)3根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得，打计数点“1”时小车的速度大小为4根据可得，加速度为：7、【答案】 0.101 0.195 1【解析】(1) 1由平均速度公式，求打下B点的速度：(1)2间的距离，间的距离，间的距离，间的距离，利用逐差法求小车的加速度：(2) 3由牛顿第二定律得：，图线斜率：，小车在质量越大，图象的斜率越小，由图示图象可知，图线1的斜率小，则图线1对应的小车质量大。8、【答案】 (1) BC； (2) 0.34 ； (3)， 0.67【解析】（1）1A.平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力

18、等于小车受到的摩擦力。所以平衡时应为：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.故A错误.B.为了使绳子拉力代替小车受到的合力，需要调节滑轮的高度，使细线与木板平行.故B正确.C.使用打点计时器时，为了有效利用纸带，应先接通电源后释放小车.故C正确.D.试验中小车的加速度不是越大越好，加速度太大，纸带打的点太少，不利于测量.故D错误.（2）2由匀变速运动的规律得：s4-s1=3a1T2s5-s2=3a2T2s6-s3=3a3T2联立并代入数据解得：（3）3 由图象可知，当F=0时，a0也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过

19、大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高。所以图线是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的。4根据F=ma得a-F图象的斜率由a-F图象得图象斜率k=1.5，所以m=0.67kg【课后巩固】1、D；2、C；3、C；4、D；5、【答案】 点迹均匀 匀速直线 C 5.55 2.45【解析】（1）12平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，不要挂钩码，将长木板的右端垫高至合适位置，使小车重力沿斜面分力和摩擦力抵消，若打点计时器在纸带上打出一系列点迹均匀的点，说明小车在做匀速直线运动。（2）3AC.如果这位同学先如（1）中的操作，已经平衡摩擦力，则刚开始a-F的图象是一条过原点的直线，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到M，不能满足砂和砂桶的质量远远小于小车的质量，此时图象发生弯曲，故A错误，C正确；B. aF图象与纵轴的截距，说明平衡摩擦力有点过分，与题意不合，故C错误；D. aF图象与横轴的截距，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，与题意不合，故D错误.（3）4从图中可读出s29.60cm-4.05cm=5.55cm。5由逐差法s=at2，其中t=0