2024-2025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学案新人教版必修1

PAGE7-第2节试验:探究加速度与力、质量的关系学习目标1.理解探究加速度与力、质量的关系的必要性,了解运动与力的定向联系。2.能够运用限制变量法设计试验并完成试验探究,学会用图像法处理数据、探究规律。3.理解a-F、a-1m图像的物理意义,能够对试验自主预习加速度既与力有关,又与质量有关。当一个物理量与多个因素有关时,为了弄清它们之间的关系,物理学中常用的一种方法叫作法。即:首先保持物体所受的外力不变,探讨与的关系;然后保持物体的质量不变,探讨与的关系;最终经过总结推理,得出加速度与力、质量的关系。

课堂探究【课堂引入】上一节课我们学习了牛顿第肯定律,请复述牛顿第肯定律的内容。【体验性探究】吹物理书小试验:提起封面页,吹剩余页;提起剩余页,用相同大小的力吹封面页;提起剩余页,用不同大小的力吹封面页。视察试验现象,体会力、质量与物体运动状态变更快慢的关系。结论:【合作探究(一)】依据供应的试验仪器,思索如何设计试验方案。1.应当让小车做什么样的运动?2.如何变更小车的质量?3.如何为小车供应恒定的外力并测量它?4.如何测量(或比较)小车的加速度?5.如何处理数据?【合作探究(二)】利用DIS系统探究加速度与力、质量的关系,定量探究。小车及传感器质量161g配重铁片质量每片50g小桶质量6g 砝码质量每个5g试验器材位移传感器、多用力学轨道及附件、计算机等。试验操作1.安装好试验装置后,进行摩擦力平衡调整,点击软件“从v-t图求加速度”,将小车放到轨道上,调整轨道一端高度,打开位移传感器放射器的电源开关,点击“起先记录”,给小车一个初速度,数据采集完成后点击“停止记录”,直到测得的加速度接近零为止。(课前完成)2.打开软件主界面,点击“牛顿其次定律”在窗口下方的表格内输入小车的质量及拉力数值。3.小车上挂上牵引吊桶,释放小车,使小车在吊桶的拉动下起先运动。4.拖动窗口下方的滚动条,将试验获得的v-t图线置于显示区域中间,点击“选择区域”,选择须要探讨的一段v-t图线,表格中自动记录对应的加速度。5.保持小车质量不变,变更拉力,重复步骤3、4,可得到另外几组数据。6.点击“a-F图像”按钮,即得到加速度与拉力关系图线。7.保持拉力不变,变更运动小车的质量,重复步骤3、4,得到另外几组数据。8.点击“a-m图像”按钮,可得到加速度与质量关系图线。【思索与探讨】该试验还可以进一步改进吗?【试验改进】【试验结论】核心素养专练1.利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系试验中,以下做法中正确的是()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.平衡摩擦力后,长木板位置不能移动,每次变更小车质量时,不须要重新平衡摩擦力C.小车释放前应靠近计时器,试验时,先放开小车,后接通电源D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件即使不满意,对探究过程也不会产生影响2.在“探究加速度与力、质量的关系”试验中,为了消退打点计时器和木板对小车阻力的影响,须要平衡摩擦力,关于该操作环节,下列四种装置图中正确的是()3.某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的试验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。试验中变更悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。(1)试验中钩码的质量可以不须要远小于小车质量,其缘由是。

A.小车所受的拉力与钩码的重力无关B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半C.小车所受的拉力可由弹簧测力计干脆测出(2)图乙是试验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器运用的沟通电频率为50Hz,由纸带数据求出小车的加速度a=m/s2。

(3)依据试验数据可绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,图丙图像中最符合本试验实际状况的是。

4.如图所示为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的试验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在长木板上相距L=48cm的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率。(1)试验主要步骤如下:①将拉力传感器固定在小车上。②平衡摩擦力,让小车在不受拉力时做运动。

③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;为保证细线拉力的方向不变,必需调整滑轮的高度使。

④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB。⑤变更所挂钩码的数量,重复④的操作。(2)下表中记录了试验测得的几组数据,vB2-vA2是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a=次数F/NvB2-vA2/(m2a/(m·s-2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.624.6553.005.495.72(3)由表中数据,在坐标纸上作出a-F关系图线。(4)对比试验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线),造成上述偏差的缘由除了拉力传感器读数可能偏大外,还可能是。

参考答案自主预习限制变量加速度质量加速度力课堂探究【体验性探究】结论:力相同时,质量越大,加速度越小;质量相同时,力越大,加速度越大。【合作探究(一)】1.初速度为零的匀加速直线运动。2.变更小车上的配重片。3.平衡摩擦力,用已知质量的托盘和砝码拉小车,托盘和砝码重力近似为对小车的拉力。4.用打点计时器测量加速度。或者依据运动学公式,两辆小车由静止起先运动,限制时间相同,位移之比即为加速度之比。5.采集数据,描点作图。【合作探究(二)】试验改进:“a-m图像”是曲线,不能直观反映a-m定量关系,还需点击“a-1m试验结论:在误差允许的范围内,物体加速度与作用力成正比,与质量成反比。核心素养专练1.B2.B3.解析:(1)依据试验原理可知,弹簧测力计的读数为小车所受的拉力,不须要钩码的质量远小于小车的质量这一条件,A、B错误,C正确。(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,即Δx=aT2,解得a=x3-x12T2=0.0335-0.01852×0.(3)由题意可知,小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应当是线性关系,试验存在阻力,即是不过原点的一条倾斜直线,故B最符合。答案:(1)C(2)0.75(3)B4.解析:(1)②平衡摩擦力完成的依据是小车在不受拉力作用时恰好做匀速直线运动。③为保证细线拉力的方向不变,细线必需与长木板平行。(2)由匀变速直线运动速度与时间的