2024-2025学年新教材高中物理第四章运动和力的关系第二节实验：探究加速度与力质量的关系学案新人教版必修1

PAGE5-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、质量的关系的合理性与必要性。2.理解试验思路的合理性以及用图像处理试验数据的有效性。3.经验试验的操作和测量过程，以及通过图像处理试验数据的过程，体验如何平衡摩擦力，减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作方法。4.体会整个探究过程的科学严谨性和合理性。重点难点重点1.怎样测量物体的加速度.2.平衡摩擦力和测量物体所受的合外力。难点1.对平衡摩擦力方法的理解以及测量物体所受的合力的方法2.选器材、设计方案、进行试验、作出图像、得出结论.自主探究一、试验目的探究加速度与力、质量的关系：当质量肯定时，加速度与力成①______当作用力肯定时，加速度与质量成②______二、试验原理（1）采纳限制变量法：当探讨对象有两个以上的参量发生变更时，我们可以设法限制某些参量使之不变更，而探讨其中③______的变更的方法.本试验有F、m、a三个参量，探讨加速度与力、质量的关系时，我们先限制一个变量，即当力不变时，探讨加速度与④____的关系；当质量不变时，探讨加速度与⑤_____的关系。（2）要测量的物理量有：⑥_____三、试验器材打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，导线，天平，⑦_____，砝码.四、试验步骤（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）按图把试验器材装好，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⑧__________（4）把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先⑨______再⑩______，取下纸带并标上号码.（5）保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标记好。（6）保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标记好。（7）计算出加速度，作出⑪__________的图像及⑫__________的图像。试验结论：物体的加速度与物体的⑬______成反比，与物体⑭______成正比。答案：①正比②反比③一个物理量④质量⑤力⑥加速度a、质量m、外力F⑦低压沟通电源⑧匀速直线运动⑨接通电源⑩放开小车⑪速度与力⑫加速度与质量倒数⑬质量⑭受到的合力探究思索1.探究方法——限制变量法（1）限制小车的质量M不变，探究加速度a与合力F的关系.（2）限制砝码和小盘的质量不变。即合力F不变，变更小车的质量M.探究加速度a与M的关系。2.要测量的物理量（1）探讨对象的质量，即小车与其上砝码的总质量M——用天平测出.（2）探讨对象受到的合力，即小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内砝码的总质量m，由F=mg算出.（3）探讨对象获得的加速度，即小车的加速度a——通过打点计时器打出的纸带测算出.3.测量加速度的方案（1）应用纸带测加速度在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，依据纸带上打出的点来测量加速度.前面所述的试验方案就是利用这种方法求取加速度的.它是依据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差求出加速度.（2）应用匀变速直线运动的规律求加速度假如物体做初速度为0的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最干脆的方法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由算出。（3）应用加速度与位移成正比由，假如测出两个物体做初速度为0的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移为，则位移之比就等于加速度之比，即：【例一】在做“探究加速度和力、质量的关系”的试验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：F/N0.200.300.400.500.60a/(m·s－2)0.110.190.290.400.51(1)依据表中的数据在上图的坐标系上作出a—F图象；(2)图线斜率的物理意义是(3)小车和砝码的总质量为________kg；(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是________________________________________________________________________.解析：(1)依据所给数据在所给坐标系中精确描点，作出的a—F图象如图所示．(2)依据(1)中图象可以推断出图线的斜率表示小车和砝码总质量的倒数．(3)由(1)中图象可得：，解得M＝1kg.(4)由a—F图象可知，当力F＝0.1N时，小车起先运动，说明此时小车受到的阻力为0.1N.答案：(1)见解析(2)小车和砝码总质量的倒数(3)1(4)小车受到的阻力为0.1N【典例二】(多选)如图所示是某些同学依据试验数据画出的图象，下列说法中正确的是()A．形成图甲的缘由是平衡摩擦力时长木板倾角过大B．形成图乙的缘由是平衡摩擦力时长木板倾角过小C．形成图丙的缘由是平衡摩擦力时长木板倾角过大D．形成图丁的缘由是平衡摩擦力时长木板倾角过小解析：解析：甲图的a—F图象，当F＝0时，加速度a≠0，说明F＝0时，物体受到的合外力已不等于零，即平衡摩擦力时长木板倾角过大，使；乙图同甲图的缘由相同．丙、丁是由于平衡摩擦力时倾角过小，而使.所以，选项A、D正确．学问梳理（一）试验思路：限制变量（二）物理量的测量（三）试验过程探究一：加速度与力的关系探究二：加速度与质量的关系结论：a与F成正比，a与成反比。随堂训练1．“探究加速度与力、质量的关系”的试验装置如图所示．试验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满意的关系是()A．m远大于MB．m远小于MC．m略大于MD．m略小于M2．在“探究加速度与力、质量的关系”的试验中，须要平衡摩擦力时，应当让小车()A．挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器B．不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器C．挂上小盘，不拖纸带D．不挂小盘，不拖纸带3．在保持小车质量m不变，探究加速度a与力F的关系时，小车质量m和小盘及盘中砝码质量m′分别选取下列四组值．若其他操作都正确，要使所画出的a­F图线较精确，应选用的一组值是()A．m＝500g，m′分别为50g、70g、100g、125gB．m＝500g，m′分别为20g、30g、40g、50gC．m＝200g，m′分别为50g、70g、100g、125gD．m＝100g，m′分别为30g、40g、50g、60g答案：1.解析：只有M≫m