江苏专版2023-2024学年新教材高中物理第四章运动和力的关系2.实验-探究加速度与力质量的关系课件新人教版必修第一册

第四章

运动和力的关系2.实验：探究加速度与力、质量的关系1科学探究·实验过程全贯通2精准典题·实验考点全剖析3分层作业学习目标学科核心素养物理观念：正确理解加速度与力和质量的关系。科学思维：通过探究加速度与力和质量的关系，培养学生运用控制变量法的逻辑思维能力;通过实验方案的设计和优化，发展学生模型建构的思维能力。科学探究：经历实验的操作和测量过程，以及通过图像处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减少系统误差的操作方法。科学态度与责任：培养实事求是的科学探究态度、实践能力、团队意识和合作精神。01科学探究·实验过程全贯通一、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.学会用图像法处理数据,得出结论。二、实验原理——控制变量法

质量拉力

拉力质量三、物理量的测量1.质量的测量：用______测量。在小车中__________的数量可改变小车的质量。天平增减砝码2.加速度的测量

刻度尺秒表

位移3.力的测量在阻力得到补偿的情况下，小车受到的______等于小车所受的合力。拉力（1）在槽码的质量比小车的质量________时，可认为小车所受的拉力近似等于_________________。小得多

槽码所受的重力（2）使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不需要使槽码的质量远小于小车的质量。四、实验步骤

2.安装器材——按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上（即不给小车牵引力）。3.补偿阻力——在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,反复移动薄木块的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态。4.让小车靠近打点计时器,挂上槽码,先接通电源,再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑,打出一条纸带。计算槽码的重力,即为小车所受的合力,由纸带计算出小车的加速度,并把力和对应的加速度填入表1中。5.改变槽码的个数,重复步骤4,并多做几次。

7.改变小车上砝码的个数,重复步骤6,并多做几次。表1实验序号1234表2实验序号1234五、数据处理

3.实验结论

六、注意事项1.打点前小车应靠近打点计时器且应先启动打点计时器后放开小车。2.在补偿阻力时，不要悬挂槽码，但小车应连着纸带且启动打点计时器。用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿木板向下的分力平衡。3.作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点应舍去。七、误差分析1.偶然误差（1）产生原因：质量测量不准、计数点间距测量不准，小车所受拉力测量不准、作图不准。（2）减小措施：多次测量求平均值、尽量减小摩擦力的影响、使细线和纸带平行于木板、使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去。2.系统误差（1）产生原因：槽码的总重力代替小车所受的拉力。（2）减小措施：使槽码的总质量远小于小车的质量。02精准典题·实验考点全剖析实验原理与操作例题1

[2022江苏扬州学业考试]某兴趣小组通过如图实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作正确的是(

)

AA.调整滑轮使牵引小车的细线与长木板保持平行B.挂上槽码，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力C.改变小车的质量后，需要重新调节长木板倾斜度D.小车可以从长木板任意位置释放[解析]

调整滑轮使牵引小车的细线与长木板保持平行，避免形成垂直于木板的分力，A正确；槽码是用来产生拉力的，平衡摩擦力时不能挂上槽码，B错误；改变小车的质量后，不需要重新调节长木板倾斜度，C错误；小车应从靠近打点计时器位置释放，D错误。例题2

[2022北京房山区高一期末]如图为某同学“探究外力一定的条件下，物体的加速度与质量的关系”的实验装置示意图。（1）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、沙和沙桶、天平（附砝码）。除以上器材外，还需要的有(

)

A.秒表

B.刻度尺

C.交流电源

D.直流电源[解析]

本实验中需要测位移，则需要刻度尺，电磁打点计时器需要低压交流电源，故选B、C。BC（2）本实验采用的科学方法是(

)

A.理想实验法

B.控制变量法

C.建立物理模型法[解析]

实验“探究外力一定的条件下，物体的加速度与质量的关系”，采用的科学方法是控制变量法，故选B。B（3）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力；小车放在长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做__________运动。匀速直线[解析]

补偿阻力时，把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做匀速直线运动即可。

乙

规律方法实验原理及用到的物理方法_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________数据处理与分析例题3

[2022江苏盐城学业水平测试]“探究加速度与力、

质量的关系”的实验装置如图甲所示。甲乙（1）在平衡摩擦力这一步骤中，操作时________（选填

“需要”或“不需要”）悬挂沙桶。不需要[解析]

平衡摩擦力时，先取下沙桶，将远离滑轮的一端适当垫高，连好纸带，启动打点计时器，轻推小车，如果纸带上的点迹均匀，即平衡了摩擦力。

3.0

小车的质量[解析]

本实验采用控制变量法，在研究加速度与力的关系时，应保持小车的质量不变。规律方法______________________________________________________________________________________________________

甲乙

3.2

实验序号123456781.901.721.491.251.000.750.500.300.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60

[答案]

见解析图

实验前没有补偿阻力或者补偿阻力不足

实验改进与创新

图1（1）实验时，一定要进行的操作是____。（多选，填写选项前的字母）

[解析]

本题中轻绳上的拉力可以由力传感器测出，因此不需要用天平测出沙和沙桶的总质量，也不需要使沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，A、D错误；实验时需将长木板右端垫高，以补偿阻力，B正确；实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，并记录力传感器的示数，C正确。BC

图20.3960.380

图3

没有补偿阻力或者补偿阻力不够

03分层作业实验原理与操作1.[2022江苏盐城中学学业水平模拟]在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，如图所示是某同学正要释放小车的情形，下列说法正确的是(

)

DA.应把长木板水平放置B.应使小车离打点计时器远些C.应将打点计时器接在直流电源上D.应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行2.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是(

)

BA.在补偿阻力时，应将槽码通过定滑轮用细绳拴在小车上B.连接槽码和小车的细绳应与长木板平行C.补偿阻力后，长木板的位置不能移动，每次改变小车质量时，应重新补偿阻力D.小车释放前应靠近打点计时器，且应先释放小车，再接通电源

CA.实验前必须先补偿阻力B.不需要保证两小车的运动时间相等C.两小车都必须从静止开始做匀加速直线运动D.小车所受的水平拉力大小可以认为是砝码（包括小盘）的重力大小数据处理与分析

0.855.0

砝码和砝码盘的质量不变小车的质量

平衡摩擦力过度

5.[2023江苏常州练习]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(

)

BCA.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[解析]

将