高中物理第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力质量的关系分层训练新人教版必修1

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高中物理第四章牛顿运动定律4.2实验探究加速度与力质量的关系教案6新人教必修

4.2实验：探究加速度与力、质量关系一、教材分析牛顿第二定律是动力学的核心规律，是本章重点和中心内容，而探究加速度与力和质量的关系是学习下一节的重要铺垫.本节是探索规律的实验，重点就是让学生亲身体验探究过程.在教师的引导下学生动手、动脑进行设计研究，体会通过控制变量来研究物理规律的重要方法，在研究电阻、电容等实验中都会用到此法.只有让学生在实际的设计和操作中才能使学生体会到物理学研究的方法，达到掌握方法、提高能力的目的.二、教学目标知识与技能通过实验探究加速度与力和质量的定量关系.过程与方法使学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现.情感态度与价值观通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神.三、教学重点1.怎样测量物体的加速度.2.怎样提供和测量物体所受的力.四、教学难点指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论.五、教学过程导入新课复习导入复习提问：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？回答：物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量.通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变.请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关. 推进新课既然物体的加速度与物体的质量和它受到的力有关，到底存在怎样的关系下面通过控制变量法研究一下加速度与物体受力和质量的关系. 一、加速度与力的关系让学生阅读课本，明确以下两个方面内容：1.实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量不同力下的加速度，分析加速度与力的关系.2.实验数据的分析：根据定性分析判断结果：力越大，加速度越大，猜测a ∝F,F n. （1）设计表格，如：(2)建立坐标系如图4-2-2：图4-2-2（3）描点（4）连线通过得到的图线，分析a 与F 的关系.实验发现a-F 图象是一条过原点的直线. 二、加速度与质量的关系1.实验的基本思路：保持物体受力不变，测量不同质量下的加速度，分析加速度与质量的关系.2.实验数据的分析：根据定性分析判断结果：质量越大，加速度越小，猜测a ∝m 1,nm 1（1）设计表格，如：（2）建立坐标系如图4-2-3：a-m 或a-n m图4-2-3 （3）描点（4）连线得到图线分析，分析a 与m 的关系.为了增强学生做实验的目的性，引导学生分析以下内容：这个实验需要测量的物理量有三个：物体的速度、物体所受的力、物体的质量.质量可用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和怎样提供与测量物体受到的力. 三、制定实验方案时的两个问题图4-2-41.怎样测量（或比较）物体的加速度，你能想到哪些方法？让学生思考后回答：用如图4-2-4所示的装置：在一端有滑轮的长木板上，放一小车，通过细绳另一端的钩码拉小车.（1）让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量出运动的时间，由x=21at 2公式算出. （2）让物体做初速度为零的匀加速直线运动.在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度. （3）直接用加速度计测量.总结：这些方法的共同特点是直接测出了加速度的大小，我们要探究的是加速度与其他量之间的比例关系，如果不直接测出加速度，我们能否找出加速度和质量之间的定量关系呢？学生思考后回答：①如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x 1、x 2,位移之比就是加速度之比.2121x x a a =②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动物体在相同位移内所用时间t 1、t 2，时间比的平方就是加速度之比的倒数.212221t t a a =2.怎样提供和测量物体所受的恒力.现实中，除了真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的.然而，一个单独的力的作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中力F 的含义可以是物体所受的合力.那么，如何为一个运动的物体提供一个恒定的合力？如何测出这个合力呢？交流讨论：用前边测加速度的器材，使物体做匀加速运动的力就是物体的合力，这个合力就等于钩码的重力.通过改变钩码的个数就可以改变物体所受的合力，通过测量钩码的重力就可测得物体所受的合力. 四、怎样由实验结果得出结论学生分组实验结束后，利用前面的方法处理实验数据，分析得出实验结论，让小组代表发言. 教师对各小组学生的实验方案、数据处理方法、实验结论等情况进行评价，让学生明确，只要设计方案合理，亲身体验探究过程，至于能否得出正确结果并不多么重要. 六、课堂小结本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究.根据已掌握的物理知识自行设计实验方案、探索物理规律是物理学研究的重要方法.其基本思路是：提出问题→猜想（作出假设）→进行实验（收集数据）→数据分析→得出结论→反复验证→得出定律.七、教学后记。

高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验探究加速度与力质量的关系课件新人教版必修1

(2)在 a－m1 坐标系中描点连线得 a－m1 图线如图所示，可得 a＝ 21m.
(3)由 a－F 图线知 F 增大至某值时物体开始有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分． [答案] (1)3.2 (2)见解析图所示 a＝21m (3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分
实验中作出的 a－F 图象有时不过原点，如图所示，造成这种现象的主要原因是：实验中没有考虑所挂重物的托盘的质量，误将重物的重力等于拉力 F，或是平衡摩擦力时垫得太高了，会出现图象甲的情况；实验中没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不充分，会出现图象乙的情况．
某同学设计了如图甲所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线 P、Q，并测出间距 d.开始时将木块置于 P 处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数 F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木块放回原处并按住，
大家好
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第四章牛顿运动定律
第ห้องสมุดไป่ตู้节实验：探究加速度与力、质量的关系
一、实验目的 1．学会用控制变量法探究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．掌握利用图象处理数据的方法．二、实验原理采用控制变量法，在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系． 1．控制小车的质量 M 不变，分析加速度 a 与力 F 的关系． 2．控制砝码和小盘的质量不变，即力 F 不变，改变小车的质量 M，分析加速度 a 与 M 的关系．
知识点一对实验操作的考查 (2016·淄博高一检测)“探究加速度与力、质量的关系” 实验中： (1)当质量 m 一定时，a 与 F 合成________；当力 F 一定时，a 与 M 成________． (2)如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图，以下做法正确的是________．

高中物理第四章牛顿运动定律 4-2 实验：探究加速度与力、质量的关系新人教版必修1

(1)步骤③的目的是___平__衡__摩__擦__力_____。 (2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)__远__小__于__ 小车质量 M。 (3) 步骤 ⑤ 和 ⑥ ，表明该实验采用的科学方法是 _控__制__变__量__法___。
[规范解答] (1)步骤③是为了平衡小车与木板、纸带与打点计时器间的摩擦力，使小车所受的合力等于绳子的拉力。
活动 2：通过对实验数据的分析，你能得到什么结论？提示：在质量一定时，物体的加速度与所受到的合力成正比；在合力一定时，物体的加速度与物体的质量成反比。
活动 3：实验中有没有实验误差？有哪些实验误差？怎么减小这些实验误差？
提示：实验中有误差，实验误差存在原因与减小方法如下表：
课堂任务典例探究·提升能力例下面是“探究加速度与力、质量的关系”实验步骤： ①用天平测出小车质量 M 和小盘质量 m； ②安装好打点计时器，在小车上装好纸带； ③调整长木板的倾斜程度； ④在小盘中加入适量的砝码 m1； ⑤保持小车质量一定时，探究加速度与力的关系； ⑥保持小车所受拉力一定时，探究加速度与质量的关系。
活动 3：怎样提供并测量物体(例如小车)所受的恒力？提示：如图所示，当小盘和砝码的质量远小于小车质量的情况下，可以认为小盘和砝码的重力近似等于小车所受的拉力(合外力)。活动 4：怎样平衡小车在运动过程中的摩擦力？
提示：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，直到轻推小车，使小车可保持匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。
探究 2：怎样探究小车的加速度与小车的质量的关系？
提示：(1)保持小盘和盘中砝码的质量不变，即保持合力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车的对应加速度，再利用图象探究加速度是否与质量成反比。

高中物理第四章牛顿运动定律 4.2 实验探究加速度与

第四章牛顿运动定律第2节实验：探究加速度和力、质量的关系【思维导图】【微试题】1. 关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中正确的是( )①本实验的研究对象是小车及小车上的砝码②拉动小车运动的绳子张力实际等于悬挂物的重力③改变悬挂物重力的同时，在小车上增加砝码，从而验证加速度与力、质量的关系④为了完善实验原理，减小实验误差，可以将小车、砝码及悬挂物组成的整个系统作为研究对象A．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】D2. 关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验操作，下列说法中符合实际的是( )A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，应可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系，再不改变小车受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系【答案】D3. 下图是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大【答案】A4. 某同学探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系，图(a)为其实验装置简图．(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)为某次实验得到的纸带，纸带上相邻计数点间有4个点未画出，则小车的加速度大小为________．(2)保持小盘和砝码质量不变，改变小车质量m ，分别得到加速度a 与质量m 及对应的1m，数据如下表：实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a /m·s－21.80 1.65 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小车质量m /kg0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 1m/kg －14.003.453.032.502.001.411.000.60请在下图中画出a 1m 图线，并根据后5组数据得出的图线求出小车加速度a 与质量倒数m之间的关系式：____________.解释由前3组数据得到图线形状不准确的原因：__________.【答案】（1）20.64/m s （2）如图所示 21(/)2a m s m见解析【解析】：（1）由逐差法得24561232()()0.64/9s s s s s s a m s T ++-++== （2）21(/)2a m s m =由前3组数据得到的图线已逐渐发生了偏移，这是由于小车质重比较小时，不能满足小车质重远大于小盘及砝码的质量，小车所受合外力已变小.。

新人教版高中物理第4章牛顿运动定律2实验探究加速度与力质量的关系学业分层测评必修1

实验探究加速度与力、质量的关系(建议用时：45分钟) 1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，为验证小车的质量m不变时加速度a与作用力F成正比，学生甲、乙、丙、丁分别选取四组小车的质量m及钩码的质量M做实验．甲：m＝500 g，M分别为50 g、70 g、100 g、125 g乙：m＝500 g，M分别为20 g、30 g、40 g、50 g丙：m＝500 g，M分别为50 g、70 g、100 g、125 g丁：m＝500 g，M分别为30 g、40 g、50 g、60 g若其他操作都正确，那么学生________利用实验数据画出的aF图象较准确．【解析】牵引小车加速运动的重物为钩码，为使小车所受拉力近似等于钩码重力，应保持钩码重力远小于小车重力．据此分析以上4组数据可知，乙同学利用实验数据画出的图象较准确．【答案】乙2．下面是“探究加速度与力、质量的关系”实验步骤：①用天平测出小车质量M和小盘质量m②安装好打点计时器，在小车上装好纸带③调整长木板的倾斜程度④在小盘中加入适量的砝码m1⑤保持小车质量一定时，探究加速度与力的关系⑥保持小车所受拉力一定时，探究加速度与质量的关系(1)步骤③的目的是_______________________________________________．(2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)______(填“远大于”、“远小于”或“等于”)小车质量M.(3)步骤⑤和⑥，表明该实验采用的科学方法是________．【解析】(1)步骤③是为了平衡掉小车与木板、纸带与打点计时器间的摩擦力，使小车所受的合力等于小盘和砝码的重力．(2)步骤④中，要求小盘和砝码总质量(m＋m1)远小于小车的质量M.(3)该实验采用的是控制变量法．【答案】(1)平衡摩擦力(2)远小于(3)控制变量法3．(2016·广州高一检测)如图426所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下开始做实验，该同学的装置和操作中的主要错误是(至少写出三个错误)：图426(1)_______________________________________________．(2)_______________________________________________．(3)_______________________________________________．【解析】由图可知，本实验存在以下错误：①长木板右端未垫高以平衡摩擦力(或没有平衡摩擦力)；②错用了直流电源(或应该用交流电)；③牵引小车的细线与板不平行；④开始实验时，小车离滑轮太近(或小车离打点计时器太远、牵引小车的细线太短)；⑤钩码不能满足远小于小车质量的条件，应换用砂桶(只说换用桶不给分，必须说明原因才行)【答案】见解析4．(2016·清远高一检测)用图427(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律. 【导学号：16190174】(a)(b)图427①某同学通过实验得到如图(b)所示的aF图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时________．图中a0表示的是________时小车的加速度．②某同学得到如图428所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50 Hz. A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．Δs＝s DG－s AD＝________ cm.由此可算出小车的加速度a＝________m/s2(保留两位有效数字)．图428【解析】由图纵截距可知，无力就运动了，说明长木板的倾角过大；F＝0，说明未挂沙桶；位移差Δs＝s DG－s AD＝(6.50－2.60)cm－(2.60－0.50) cm＝1.80 cm；加速度a＝Δs T 2＝1.80×10－20.062m/s2＝5.0 m/s2.【答案】①长木板的倾角过大(能答到这个意思即可) 未挂砂桶②1.80 5.05．(1)在探究加速度与力、质量关系的实验中，以下操作正确的是( )A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D．实验时，应先放开小车，后接通电源(2)表中是该实验所记录的部分数据.________、________；若利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，则4、5组数据中物体所受的力分别为________、________.【解析】(1)平衡摩擦力时，是使小车所受重力沿斜面向下的分力与小车向前运动过程中受到的阻力相等，故应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器，但不需要将重物用细线通过定滑轮系在小车上，所以B对，A错；每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，C对；实验时，应先接通电源，后放开小车，D错．(2)若用1、2、3三组数据探究加速度与受力的关系，需保持小车的质量一定，即1、2、3三组数据中小车质量相等，都为0.5 kg；若利用3、4、5三组数据探究加速度与物体质量的关系，需保持3、4、5三组数据中小车受到的F相等，都为1.00 N.【答案】(1)BC(2)0.5 kg0.5 kg 1.00 N 1.00 N 6．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，某小组设计了如图429所示的实验装置. 【导学号：16190175】图429(1)由于滑块M与轨道间有气垫，所以M受到的阻力极小，可以忽略不计．实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平；(2)为了使钩码所受的重力等于使滑块做匀加速运动的力，要求所挂钩码的质量m与滑块的质量M应满足什么关系？(3)实验中获得的数据如下表所示：m＝0.004 kg，两光电门之间的距离x＝0.500 m的物理量及标度，然后作出相关图象．图4210进而完成探究在相同力的作用下，物体的加速度与滑块质量的关系．【解析】(1)接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或轻推滑块，滑块能做匀速直线运动)．(2)m要比M小得很多(或m≪M)．(3)根据表中的数据作出a1M的图象，如图所示．结论：在保持物体所受的合力不变的情况下，物体的加速度跟质量成反比．【答案】见解析。

秋高中物理第4章牛顿运动定律2实验探究加速度与力、质量的关系课堂达标新人教版必修1(2021年整理)

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第四章 2 实验探究加速度与力、质量的关系1．（浙江省金华十校2017～2018学年高一上学期期末联考）如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置：错误!(1)下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是__C____（选填字母）（2）在平衡阻力后,当小车总质量__远大于____(填“远大于”、“远小于”或“近似等于")小盘及盘内物体的总质量时，小盘及盘内物体的总重力大小近似等于小车运动时所受的拉力大小。

实验时可通过增减小盘中__1g砝码____（选填“50g钩码”或“1g砝码”)的个数来改变拉力的大小.解析:(1）平衡阻力时，小车前面不能有拉力，小车后面要连接纸带，纸带要穿过打点计时器，故选C。

(2）为减小误差，小车总质量要远大于小盘及盘内物体的总质量;实验时应通过增减“1g"砝码的个数来改变拉力的大小。

2．（辽宁省实验中学分校2017～2018学年高一上学期期末）如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系" 实验装置，钩码的质量为m1,小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g。

错误!实验时,某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，作出a－F图像，他可能作出图2中__甲____(选填“甲”、“乙"、“丙")图线。

高中物理第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力、质量的关系训练新人教版必修1(2021年整理)

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2 实验：探究加速度与力、质量的关系1．如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在图示状态下开始做实验,该同学的装置和操作中的主要错误是(至少写出三个错误）：（1)____________________________________________________（2）____________________________________________________(3）____________________________________________________解：由图可知，本实验存在以下错误：长木板右端未垫高以平衡摩擦力(或没有平衡摩擦力);错用了直流电源(或应该用交流电）;牵引小车的细线与板不平行；开始实验时，小车离滑轮太近(或小车离打点计时器太远、牵引小车的细线太短）；钩码不能满足远小于小车质量的条件，应换用沙桶．（只说换用桶不给分,必须说明原因才行)答案：(1)长木板右端未垫高以平衡摩擦力(2）错用了直流电源(3)牵引小车的细线与板不平行2．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．图甲图乙(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s,从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点,量出并标出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________ m/s2。

高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验：探究加速与力质量的关系课件新人教版必修107281114

六、注意事项 (1)平衡摩擦力时不要(bùyào)挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 (2)实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量。 (3)每次释放小车时，小车应靠近打点计时器并且先接通电源再放小车，当小车靠近滑轮时用手按住小车。
(2)为了使钩码所受的重力等于使滑块做匀加速运动(jiā sù yùn dònɡ)的力，要求所挂钩码的质量m与滑块的质量M应满足什么关系？
第四十三页，共47页。
(3)实验中获得(huòdé)的数据如下表所示： m＝0.004 kg F＝0.039 2 N x＝0.500 m
次数 M/kg M1 /(kg－1) v/(m/s) t/s a/(m/s2) 1 0.440 2.273 0.892 6 1.12 0.825 2 0.660 1.515 0.746 4 1.34 0.557 3 0.880 1.136 0.641 2 1.56 0.411 4 1.100 0.909 0.589 2 1.78 0.331 5 1.320 0.758 0.553 0 2.00 0.276
第十二页，共47页。
三、实验器材打点(dǎ diɑn)计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。
第十三页，共47页。
四、实验(shíyàn)步骤 (1)用天平测出小车和重物的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。 (2)按图4－2－2将实验(shíyàn)器材安装好(小车上不系绳)。
第五页，共47页。
二、实验原理控制变量法：在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个(liǎnɡ ɡè)量之间的关系。 (1)探究加速度与力的关系的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。 (2)探究加速度与质量的关系的基本思路：保持物体所受的力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。

高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验探究加速度与力质量的关系教案1新人教版必修1

实验：探究加速度与力、质量的关系教学目标一、知识与技能1. 学会通过实验探究物体加速度与力、质量的关系。

2. 在实验中掌握打点计时器的用法。

3. 对自己的实验结果进行归纳分析。

二、过程与方法1. 根据所学知识及日常经验初步分析a、F、m三个物理量间的关系（定性分析）。

2. 采用控制变量的方法，通过实验对a、F、m三个物理量间的数量关系进行定量研究。

运用列表法及图象法处理数据。

根据实验数据，归纳、推理实验结论（定量分析）。

三、情感、态度与价值观1. 通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神。

2. 学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。

教学重点、难点教学重点1. 控制变量法的使用。

2. 如何提出实验方案，并使实验方案合理可行。

3. 实验数据的分析和处理。

教学难点1. 控制变量法的使用。

2. 误差来源分析。

教学方法学生分组实验、实验探究、分析推理、讨论归纳。

教学准备1.附有定滑轮的长木板11块、小车11辆（规格187g）、带小钩的细线11条、钩码若干、刻度尺。

2.1～2m粗线绳若干、打点计时器、学生电源、投影仪、多媒体课件。

教学过程一、导入新课复习提问：物体运动状态的改变是指哪个物理量的改变？标志物体运动状态变化快慢的物理量是什么？回答：物体运动状态的改变是指速度的改变，加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量。

通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变。

请同学们根据上节所学知识及日常见闻实例猜测一下：加速度的大小与哪些物理量有关？学生猜想：加速度的大小与物体的受力、质量有关。

二、进行新课（一）导入新课情景导入多媒体播放十字路口红绿灯时摩托车、载重汽车减速停止与加速启动的画面。

图4-2-1通过以上画面我们可以看出，摩托车启动很快，而载重汽车启动很慢，这是为什么呢？通过上一节学习，我们知道：物体的质量越大，物体的运动状态越难改变；物体的质量越小，物体的运动状态较易改变。

高中物理第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力质量的关系课件新人教版必修

；
(3)实验原理的简化：近似法，
即当小车质量 M 车≫m 砂时，细绳对小车的拉力大小近似等于砂及
桶的总重力 m 砂 g；
(4)实验数据处理的科学方法：图象法；
(5)由 a－M 车图象转化为 a－M1车图象，所用的科学方法：
化曲为直法
．
( 以上各题均选填“ 理想实验法”“图象法”“平衡摩擦力
课时2 实验：探究加速度与力、质量的关系
课前基预础习训作练业
一、选择题 1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的实验装置．
本实验采用的实验方法是( A ) A．控制变量法 B．理想实验法 C．等效替代法 D．实验推理法
2．下列关于“探究加速度与力、质量的关系”实验的说法中，正确的是( B )
A．保持小盘和重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次
B．保持小车质量不变，改变小盘中重物的质量，测出加速度，重复几次
C．用天平测出小车和砂子的质量 D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力 E．根据测出的数据，分别画出加速度和力的关系图线及加速度和质量的倒数关系图线 F．用停表测出小车运动的时间
三、非选择题 3．在如下图(1)所示的实验装置中，可通过纸带记录小车的运动，从而求出其加速度．如果实验中打出的纸带如下图(2)所示，相邻计数点的时间间隔是 0.1 s，由此可算出小车的加速度 a＝ 0.69 m/s2.
解析：用逐差法求解：s1＝1.24 cm，s3＝2.62 cm，s3－s1＝2aT2. 所以 a＝s32－T2s1＝2.62－2×1.204.1×2 10－2 m/s2＝0.69 m/s2.
于砂及桶的总重力 m 砂 g，称为近似法；(4)通过图象研究实验的结果，

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练习含解析新人教版必修第一册

第2节实验：探究加速度与力、质量的关系必备知识基础练进阶训练第一层知识点一实验原理1.( )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,每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力C．小车释放前应靠近计时器,实验时,先放开小车,后接通电源D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足,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”实验中,为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响,关于该操作环节,下列四种装置图中正确的是( )3．如图所示为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是________．A．将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m 的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动．从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B．将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是________．A．M＝200 g,m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB．M＝200 g,m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC．M＝400 g、m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD．M＝400 g,m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g知识点二实验步骤、数据处理4.(含砝码)的质量M的关系时,由于没有始终满足M≫m(m为砂桶及桶中砂的总质量)的条件,结果得到的图像应是图中的哪一个( )5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：(1)某组同学用如图甲所示的装置,采用控制变量法,来研究小车质量不变的情况下,小车的加速度与小车所受合力的关系．下列措施中不需要和不正确的是________．A．首先要平衡摩擦力,使小车受到的合力为细绳对小车的拉力B．平衡摩擦力的方法是在塑料桶中添加砝码,使小车能匀速滑动C．每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力E．实验中应先释放小车,然后再接通打点计时器的电源(2)根据实验得出的数据,画出a－F图像如图乙所示,正确的a－F图线应如图乙中的图线1所示,有同学作出的图线如图线2所示,其实验过程中不符合实验要求的是________,有同学作出的图线如图线3所示,其实验过程中不符合实验要求的是________．(填选项前的字母) A．实验中未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力B．实验中平衡摩擦力时木板垫得过高C．实验中绳子拉力方向没有跟木板平行D．实验中小车质量发生变化E．实验中未满足塑料桶总质量m远小于小车总质量M的条件关键能力综合练进阶训练第二层一、单项选择题1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,当力一定(小盘和重物的重力不变),探究加速度与质量的关系时,以下说法中正确的是( ) A ．平衡摩擦力时,应将小盘和重物用细绳通过定滑轮系在小车上B ．每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力C ．实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源D ．求小车运动的加速度时,可用天平测出小车的质量m 和小盘与重物的总质量m 0,直接用公式a ＝m 0mg 求出 2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,下列说法中符合实际的是( ) A ．通过同时改变小车的质量及受到的拉力的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B ．通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C ．通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D ．先不改变小车质量,研究加速度与力的关系；再不改变受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系二、多项选择题3．利用如图甲所示的装置探究“质量一定,加速度与力的定量关系”实验时,甲同学根据实验数据画出的小车加速度a 和小车所受拉力F 的图像如图乙中的直线Ⅰ所示,乙同学画出的a －F 图像如图乙中的直线Ⅱ所示．直线Ⅰ、Ⅱ在两个坐标轴上的截距都比较大,明显超出了误差范围,下面关于形成这种状况原因的解释正确的是( )A ．实验前甲同学没有平衡摩擦力B．甲同学在平衡摩擦力时,把长木板不带滑轮的一端垫得过高了C．实验前乙同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够D．乙同学在平衡摩擦力时,把长木板不带滑轮的一端垫得过高了三、非选择题4．如图所示是某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时已接通电源正要释放纸带时的情况．请你指出该同学的五个差错．(1)电源________________________________________________________________________；(2)打点计时器位置________________________________________________________________________；(3)滑轮位置________________________________________________________________________；(4)小车位置________________________________________________________________________；(5)长木板________________________________________________________________________．5．(探究题)某探究学习小组的同学们要探究加速度与力、质量的关系,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘,实验时,调整轨道的倾角,平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)．(1)该实验中小车所受的合力________(填“等于”或“不等于”)力传感器的示数,该实验________(填“需要”或“不需要”)满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M,挡光板的宽度l,光电门1的中心到光电门2的中心的距离x.某次实验过程中,力传感器的读数为F,小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则该实验要验证的关系式是F＝________.6．某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,单个砝码质量为m,打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz,动滑轮轻质且光滑．实验步骤如下：A．按图所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B．调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动；C．挂上钩码,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度；D．改变钩码的数量,重复步骤C,求得小车在不同合力作用下的加速度．根据以上实验过程,回答以下问题：(1)对于上述实验,下列说法正确的是________．A．钩码的质量应远小于小车的质量B．测力计的示数等于小车所受拉力C．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行D．改变钩码的数量时,一定要重新平衡摩擦力(2)实验中打出的其中一条纸带如图所示,由该纸带可求得小车的加速度a＝________ m/s2(结果保留两位有效数字),若交流电的实际频率大于50 Hz,则上述计算结果与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)．(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像如图所示,与本实验相符合的是________．学科素养升级练进阶训练第三层如图所示,请利用力传感器和位移传感器,设计实验方案探究加速度a与作用力F、m之间的关系．(仪器不足的可补充)1．实验创新思路：(1)改进拉力的测量方法．(2)改进加速度的测量方法．2．实验步骤：(1)用天平测量____________________．(2)在轨道上放置小车并安装________,连接电路．(3)将细线连接________,跨过定滑轮系住________．(4)释放小车,拉力大小由________显示,加速度的大小由显示屏上小车的________测出．(5)记录拉力T和加速度a的数据．(6)改变小车和________的质量,测多组a、m和F的数据．(7)分析实验数据,归纳得出结论．3．误差分析：(1)轨道要求：轨道应倾斜,直到____________________．(2)槽码的质量要求：为了操作安全,槽码的质量应小些．第2节实验：探究加速度与力、质量的关系必备知识基础练1．解析：平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,使小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动,A 错误；每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力,B 正确；实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理,同时要求开始小车要靠近打点计时器,C 错误；当重物的质量远小于小车的质量时我们才可以认为小车受到的拉力等于重物的重力,故D 错误．答案：B2．解析：依靠重力来平衡阻力,同时阻力包含纸带与打点计时器之间的摩擦,故操作为：需要连上纸带,但是不能挂重物,把打点计时器所在的一端垫高,故B 正确,A 、C 、D 错误．答案：B3．解析：(1)小车在运动过程中受到重力、支持力、纸带的拉力、木板对小车的摩擦力和细线拉力的作用．为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合力,因此应把木板的一端垫起适当的高度,以使重力、支持力、纸带的拉力和摩擦力的合力为零,即小车做匀速运动,因此在进行这一操作时,不应挂砂桶,小车应连接纸带,A 、C 两项错误；B 项正确．(2)由于绳子的拉力不易测量,本实验中用砂和砂桶的总重力来代替绳的拉力,只有当小车的质量远大于砂和砂桶的总质量时,绳的拉力才近似等于砂和砂桶的总重力．(具体原因以后学习)C 项正确．答案：(1)B (2)C4．解析：在研究加速度与小车(含砝码)质量M 的关系时,保持m 不变,改变小车(含砝码)的质量M ,在小车(含砝码)的质量M 远大于砂桶及砂的总质量m 时,即当满足M ≫m 时,可以认为小车受到的拉力(合力)F ＝mg ,此时加速度a 与小车(含砝码)的质量M 成反比,与1M 成正比,以1M为横轴,a 为纵轴,则a －1M图像应是过原点的直线,当小车(含砝码)的质量M 不满足远大于砂桶及砂的总质量m 时,小车受到的拉力明显小于砂桶及砂的总重力,a －1M图像向下弯曲,故D 正确．答案：D5．解析：(1)实验首先要平衡摩擦力,使小车受到的合力为细绳对小车的拉力,故A 正确；平衡摩擦力的方法是,将小车与纸带相连,不挂塑料桶,把小车放在斜面上给小车一个初速度,通过纸带看小车能否做匀速直线运动,故B 错误；由于平衡摩擦力后有Mg sin θ＝μMg cos θ,故tan θ＝μ,所以无论小车的质量是否改变,小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力,改变拉力后不需要重新平衡摩擦力,故C错误；实验中,要保证塑料桶和所添加砝码的总质量远小于小车的质量,这样才能使得塑料桶和所添加砝码的总重力近似等于细绳对小车的拉力,所以实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力,故D正确；实验中应先接通电源,后释放小车,故E错误；本题选不需要和不正确的,故选B、C、E.(2)根据实验数据作出的a－F图像应如图乙中图线1所示,有同学作出图线如图线2所示,图线2表明在小车所受的拉力为零时,小车的加速度大于零,说明合外力大于零,说明平衡摩擦力过度,即不符合实验要求的操作是平衡摩擦力时木板垫得过高,故选B.有同学作出的图线如图线3所示,图线3说明在拉力大于零时,小车的加速度为零,说明合外力为零,即绳子的拉力被摩擦力平衡了,即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．该实验中当小车的质量远大于塑料桶的总质量时,才能近似认为细绳对小车的拉力大小等于塑料桶的总重力大小,随着F的增大,即随着塑料桶总质量增大,塑料桶总质量不再满足远小于小车总质量,因此会出现较大误差,图线会发生偏折现象．答案：(1)BCE (2)B AE关键能力综合练1．解析：A错,B对：在平衡摩擦力时,不应将小盘和重物通过定滑轮系在小车上,而是在长木板不带滑轮的一端垫上薄木块并调整到恰当的位置,使小车能在长木板上带着纸带匀速下滑,改变小车质量后,不需要重新平衡摩擦力；C错：实验时应先接通打点计时器的电源,再放开小车；D错：牛顿第二定律(下节学习)是本实验要达到的目标,不能把它作为理论依据来计算加速度,其加速度只能从纸带提供的数据通过计算得出．答案：B2．解析：验证牛顿运动定律的实验是利用控制变量法探究加速度a与合外力F、物体质量M的关系,故D项正确．答案：D3．解析：图像Ⅰ表明不对小车施加力就有加速度,说明平衡摩擦力过度,即把长木板不带滑轮的一端垫得过高了；图像Ⅱ表明对小车施加的拉力达到一定程度后,小车才加速运动,说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．答案：BC4．解析：本题考查了实验装置和器材的选择,关键明确实验的原理．打点计时器应使用交流电源,实验前打点计时器应在右端,小车应靠近打点计时器,滑轮的位置应保持拉小车的线与木板平行,并且应垫高木板的右端平衡小车所受摩擦力．答案：(1)应用交流电源(2)应靠右端(3)应使小车左端的线与木板平行(4)应靠近打点计时器 (5)应垫高木板右端平衡摩擦力5．解析：(1)实验时,已调整轨道的倾角平衡掉小车所受的摩擦力,所以实验中小车所受的合力等于力传感器的示数；该实验中力传感器可测出细线的拉力大小,而不是将砝码和砝码盘的重力作为小车受到的拉力,故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．(2)实验时可用挡光板通过光电门的平均速度代替小车通过光电门的瞬时速度,小车通过光电门1的速度为v 1＝lt 1,小车通过光电门2的速度为v 2＝l t 2,根据题意可知需要验证的关系式为F ＝Ma ,即F ＝Ml 22x 1t 22－1t 21. 答案：(1)等于不需要 (2)Ml 22x 1t 22－1t 216．解析：(1)由图可知,实验装置里有弹簧测力计,轻绳的拉力可以通过弹簧测力计读出,不需要钩码的质量远小于小车的质量,故A 错误；B 正确；小车相连的轻绳与长木板一定要平行,保证拉力沿着木板方向,故C 正确；平衡摩擦力的目的是使小车所受摩擦力与重力下滑分量平衡,与钩码数量无关,故D 错误．(2)设相邻两个计数点之间的位移分别为x 1、x 2、x 3、x 4,相邻两个计数点之间的时间间隔T ＝5×0.02 s＝0.1 s,由Δx ＝aT 2,得a ＝x 4＋x 3－x 2－x 14T 2 ＝0.086 4＋0.077 5－0.068 7－0.060.04m/s 2 ＝0.88 m/s 2,如果在某次实验中,实际所用交流电的频率高于50 Hz,那么实际打点周期变小,根据运动学公式得计算结果与实际值相比是偏小．(3)由题意可知,小车的加速度a 与弹簧测力计的示数F 的关系应该是成正比,即为过原点的一条倾斜直线,故A 符合．答案：(1)BC (2)0.88 偏小 (3)A学科素养升级练答案：2.(1)小车的质量 (2)传感器 (3)小车槽码 (4)力传感器速度图像 (6)悬挂槽码3．(1)平衡摩擦力及阻力。

高中物理人教版第四章牛顿运动定律2实验探究加速度与力质量的关系(全国一等奖)

练习题1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是() A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2．如图所示，在探究牛顿运动定律的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有()A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x13．若测得某一物体质量m一定时，a与F的有关数据资料如下表所示：a/(m·s－2)F/N(1)根据表中数据，画出a－F图象．(2)根据图象判定：当m一定时，a与F的关系为______________(3)若甲、乙两同学在实验过程中，由于没有按照正确步骤进行实验，处理数据后得出如图所示的a－F图象．试分析甲、乙两同学可能存在的问题：甲：_____________________________________________________乙：_____________________________________________________4．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图(a)所示为实验装置简图．(交流电的频率为50 Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2.(保留两位有效数字)(2)保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的1m数据如下表：实验次数12345678小车加速度a/m·s－2小车质量m /kg 1m/kg －1请在下图所示的坐标纸中画出a －1m图线，并由图线求出小车加速度a 与质量倒数1m之间的关系式是________________________5．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G 1、G 2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G 1、G 2光电门时，光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，光电门间距离为x ，牵引砝码的质量为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？答：____________________________________________________________________ (2)若取M ＝ kg ，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 ．m 1＝5 g B ．m 2＝15 g C ．m 3＝40 g D ．m 4＝400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为 ______________________________(用Δt 1、Δt 2、D 、x 表示)6．在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a ）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验中把重物的重力作为拉力F ，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据．（1）在坐标纸上作出小车加速度a 和拉力F 的关系图线；（2）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是：__________________________；（3）如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图(b)所示．从理论上分析，该实验图线的斜率将___________．（填“变大”，“变小”，“不变”）a /ms -2 F /Na/ms -2F /N位移传感器（接收器）小车位移传感器（发射器）重物轨道 )a 图（位移传感器（接收器）小车力传感器位移传感器（发射器）重物轨道 )b 图（7.如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m ，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg ，将该力视为合外力F ，对应的加速度a 则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F 的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F 为横轴，以加速度a 为纵轴，画出a －F 图象，图象是一条过原点的直线． ①a －F 图象斜率的物理意义是_________________________________________． ②你认为把沙桶的总重力mg 当作合外力F 是否合理？答：________.(填“合理”或“不合理”)③本次实验中，是否应该满足M ≫m 这样的条件？答：________(填“是”或“否”)；理由是______________________________________________________．(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m 不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a 为纵横，应该以______倒数为横轴．参考答案1.解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a 与合外力F 、物体质量m 的关系，故D 项正确．答案：D2.解析：当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，由F ＝ma 可知，a 1＝2a 2，再由x ＝12at 2可得：x 1＝2x 2，故A 正确，B 错误；当m 1＝2m 2、F 1＝F 2时，a 1＝12a 2，再由x ＝12at 2可得：x 1＝12x 2，故C 错误，D 正确．答案：AD3.解析：(1)若a 与F 成正比，则图象是一条过原点的直线．同时，因实验中不可避免地出现误差，研究误差产生的原因，从而减小误差，增大实验的准确性，则在误差允许范围内图象是一条过原点的直线即可．连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致对称地分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予以考虑．描点画图如图所示．(2)由图可知a 与F 的关系是正比例关系．(3)图中甲在纵轴上有较大截距，说明绳对小车拉力为零时小车就有加速度a 0，可能是平衡摩擦力过度所致．乙在横轴上有截距，可能是实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．答案：(1)见解析 (2)正比例关系(3)平衡摩擦力时木板抬的过高没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 4.解析：(1)由逐差法得 a ＝a ＝(x 3＋x 4)－(x 1＋x 2)(4T )2＝错误!m/s 2 ≈ m/s 2(2)如图所示，a ＝12mN答案：见解析5.解析：(1)如果气垫导轨水平，则不挂砝码时，M 应能在任意位置静止不动，或推动M 后能使M 匀速运动．(2)应满足M ≫m ，故m 4＝400 g 不合适． (3)由v 1＝D Δt 1，v 2＝DΔt 2，v 22－v 12＝2ax可得：a ＝(D Δt 2)2－(D Δt 1)22x.答案：(1)取下牵引砝码，M 放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M ，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt 都相等(2)D(3)a ＝(D Δt 2)2－(D Δt 1)22x6. (1)（2）倾角过大观察图像可以发现，当外力为零时，加速度a 不等于0，说明在平衡摩擦力时过大，使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。

高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验：探究加速度与力质量的关系3作业含解析新人教版必修

实验：探究加速度与力、质量的关系1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置。

(1)本实验采用的实验方法是( )A.控制变量法B.理想实验法C.等效替代法D.实验推理法(2)下列说法中正确的是( )A.在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量C.在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者的关系,应作出a -图像D.当小车的质量远小于砝码盘和砝码的总质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小【解析】(1)选A。

该实验是探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须运用控制变量法,故A正确,B、C、D错误。

(2)选C。

该实验采用的是控制变量法,即保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系,在探究加速度与质量的关系时,应保持拉力的大小不变,故A错误;在探究加速度与外力的关系时,应保持小车的质量不变,故B错误;要直观地反映两个量之间的关系,可以通过作图来解决,但是只有作出一条直线,才可以直观地反映两个变量之间的关系,在探究加速度a与质量M的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a -图像,故C 正确;设小车的质量为M,砝码盘和砝码的质量为m,只有M≫m时才可以认为绳对小车的拉力F大小等于盘和盘中砝码的重力mg,故D错误。

答案：(1)A (2)C2.用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下：A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量B.按图示安装好实验器材C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量E.保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值G.作a -M关系图像,并由图像确定a与M的关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是,该步骤应排在步实验之后。

高中物理第四章牛顿运动定律第2节《实验：探究加速度与力、质量的关系》参考课件1新人教版必修1PPT课件

探究过程课件演示1
课件演示2
一.探究思路控制变量法
二.如何设计探究实验方案?
m一定，研究a与F的关系．
F一定，研究a与m的关系．
m一定，研究a与F的关系．物体质量一定时，受力越大加速度越大． 1.猜想： a∝F
2.实验验证：
m一定，研究a与F的关系．
3学生动手设计实验1： (可供学生参考)
m一定，研究a与F的关系．
问题讨论
1.课本上需要测量哪两个物理量的数值? 2.为什么测量这两个量就可以得到力和
加速度的关系?
3.如何为运动物体提供一个恒定合力？如何测？请同学们想办法。 4.有什么方法可以进一步减少摩擦呢？
三.进行实验探究
m一定，研究a与F的关系．
指导学生分组实验，把小车在不同拉力下的加速度填在设计好的表格中。
四.得出探究结论
物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比．加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同．
五. 对探究过程的反思．
1. 在实验中，小车包括砝码的质量为什
么要远大于砂和砂桶的总质量。
2.实验前为什么要平衡摩擦力？应当如何
平衡摩擦力？ 3.a-F图线出现截距的原因和调整方法是什么？
3.学生动手设计实验1： (可供学生参考)
仅供学习交流！！！
三.进行实验探究
F一定，研究a与m的关系．
设计表格
(供学生参考)
0.04 0.04
三.进行实验究
F一定，研究a与m的关系．
利用图象找规律
根据a－m图象学生不太容易直接找到a－m的定量关系；可以提示让学生来研究 a与1／m的关系，作a与1／m图象看图象是否是过原点的直线，就能判断a 与1/m是否成正比,从而来判断a 与m是否成反比

高中物理第四章牛顿运动定律第2节实验：探究加速度与力、质量的关系智能演练提升(含解析)新人教

实验：探究加速度与力、质量的关系1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是( )A ．小车所受的合力就是所挂小盘和砝码的重力B ．小车所受的合力的大小等于小盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力C ．只有平衡摩擦力之后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D ．只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量远大于小盘和砝码的总质量时，小车所受合力的大小才可认为等于小盘和砝码的重力大小解析：小盘与砝码的重力不可说成是小车所受的合力，A 错误；由于小车下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力之后(实际上是Mg sin θ＝F f )，小车所受合力才等于细绳的拉力，B 错误，C 正确；只有当小车质量M 远大于吊盘与砝码质量m (即M ≫m )时，细绳中的拉力大小才近似等于小盘和砝码的重力大小，也只有平衡了摩擦力之后，小车所受合力大小才近似等于小盘和砝码的重力大小，D 正确。

答案：CD2．在探究加速度与力、质量的关系的实验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是( ) A ．“平衡摩擦力”的本质就是想法使小车受到的摩擦力为零B ．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的一个分力与小车所受的摩擦阻力相平衡C ．“平衡摩擦力”应在小车被砝码盘拉动的过程中进行D ．“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动的纸带上的点迹间距是否均匀确定解析：在小车的运动过程中摩擦阻力总是存在的，无法使之为零，选项A 错误；平衡摩擦力的实质就是让小车的重力的一个分力与摩擦力平衡，选项B 正确；平衡摩擦力时不挂钩码，让小车拖动纸带自由运动，调整长木板的倾角，直至所打纸带上的点迹间距均匀为止，选项C 错误，D 正确。

答案：BD3．甲、乙、丙、丁四位同学在探究加速度与物体质量和合外力的关系的实验时(使用图4－2－8所示的装置)，设小车质量和车上砝码质量之和为M ，砂及砂桶的总质量为m ，分别得出如图4－2－9中甲、乙、丙、丁四条图线，其中图甲、乙、丙是a －F 图线，图丁是a －1M图线，则下列说法中正确的是( )图 4－2－8图 4－2－9A ．甲和乙较好地把握了实验条件M 远大于mB ．丙和丁没有把握好实验条件M 远大于mC ．甲同学长木板的倾角太小，而乙同学长木板的倾角太大D ．甲、乙、丙三位同学中，丙较好地完成了平衡摩擦力的操作解析：因为图像甲和乙中都是直线，说明满足小车质量和车上砝码质量之和M 远远大于砂及砂桶的总质量m ，图像丙经过坐标原点，说明平衡摩擦力比较到位。