实验：探究加速度与力、质量的关系 导学案 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第第页学校课型实验课学生姓名：班级：小组：课时1题目4.2实验：探究加速度与力、质量的关系年级高一学习目标1.会经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程,感悟控制变量法、图像法等科学研究方法的应用,能够依据要求进行实验设计,学会选择合理的实验方案进行探究实验；2.会经历用图像处理数据的过程,从图像中发现物理规律,培养收集信息、获取证据的能力；3.会经历实验操作和测量的过程,知道运用阻力补偿法、减小系统误差等操作方法,体会探究过程的科学性和严谨性,培养合作的团队精神。基础知识一、原理与操作1.原理与方法：法、法、法。2.a的测量用，F的测量用，m的测量用。小车纸带打点计时器3.器材：一端附有滑轮的长木板、小车、细线和托盘、、砝码、钩码、小车纸带打点计时器4.图示：5.步骤：⑴.记录小车和托盘的质量m和m0；⑵.按实验装置图把实验器材安装好；⑶.平衡摩擦力（方法：不挂托盘和钩码，将木板的一端稍作垫高，逐渐调节木板的倾角，直到使小车拖着纸带匀速下滑（纸带上打下的点间距相等））；——阻力补偿法⑷.调节定滑轮的高度使细线与木板平行；⑸.在托盘内放上砝码，先，再得到一条打好点的纸带；⑹.保持小车的质量不变，改变小桶内砝码的质量，再做几次实验；——控制变量法⑺.算出每条纸带的加速度；⑻.把各次实验中的数据填入表一内，做出图像；⑼.保持托盘内砝码质量不变，在小车上放钩码改变小车的质量，重复上面的实验。把各次实验中的数据填入表二内，做出图像。课堂拓展数据结论与误差1.表格数据变成图像处理——图像法实验次数12345力F质量m质量倒数1/m加速度a图像是：a与F的图像（斜率表示：）和a与图像（斜率表示：）。2.结论：加速度与力成正比，与质量成反比。即：m一定，a正比于F，F一定，a正比于1/m。3.误差分析(1).质量的测量误差，纸带上打点计时器间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与轨道平面平行造成的误差。——偶然误差(2)因实验原理不完善造成的误差：该实验中用小桶和砝码的总重力代替小车受到的拉力，其实不等。原因推导：如何减小误差？何时无需远大于？。(3)平衡摩擦力不准造成误差，分为：未进行阻力补偿，阻力补偿，或阻力补偿即（木板倾角）。(4)误差与图像：甲；乙；丙；丁。实验创新1.原理创新：研究对象是整体、存在力传感器（或弹簧测力计），谈谈优缺点：2.a测量创新：（1）光电门（配套气垫导轨）：如何求加速度？如何检验水平？不求a的具体值，只要比例：阅读教材85页简单说明原理：3.其他创新：慢慢积累随堂检测1.为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间Δt1、Δt2都可以被测量并记录。滑行器连同上面固定的条形挡光片的总质量为M,挡光片的宽度为D,两光电门间的距离为x,牵引槽码的质量为m。回答下列问题:(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否到位?(2)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是。

A.m1=5gB.m2=15gC.m3=40g D.m4=400g(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度a的表达式为。(用Δt1、Δt2、D、x表示)

2.甲、乙、丙、丁四位同学用如图1所示的装置做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验。图1图2(1)四位同学得到的a-F图像如图2所示。甲同学在实验中可能出现的疏漏是。

丙同学在实验中可能出现的疏漏是。

丁同学在实验中可能出现的疏漏是。

(2)图3为乙同学在实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A点之间的距离。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=m/s2(结果保留2位有效数字)。

图33.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,备有下列器材:A.电火花计时器;B.天平;C.秒表;D.交流电源;E.电池;F.纸带;G.细绳、砝码、滑块(可浮在气垫导轨上);H.气垫导轨(一端带定滑轮);I.毫米刻度尺;J.小型气泵。(1)实验中应选用的器材有;实验的研究对象是。

(2)本实验分两大步骤进行:①;②。

4.为了探究加速度与力、质量的关系,甲、乙、丙三位同学分别设计了如图1、2、3所示的实验装置,小车总质量用M表示(图2中总质量M包括小车与传感器的质量,图3中总质量M包括小车和与小车固连的滑轮的质量),钩码总质量用m表示。(1)为便于测量合外力的大小,并得到小车总质量一定时,小车的加速度与所受合外力成正比的结论,下列说法正确的是。

A.三组实验中只有甲需要补偿阻力B.三组实验都需要补偿阻力C.三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件D.三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件(2)图4是图1装置中打点计时器所打出的纸带的一部分,O、A、B、C、D和E为纸带上的六个计数点,加速度大小用a表示。则OD间的距离为cm。图5是根据实验数据绘出的x-t2图像(x为各计数点至同一起点的距离),则加速度大小a=m/s2(结果保留3位有效数字)。

(3)若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计示数相同,通过计算得到小车加速度均为a,g为当