2018届一轮复习人教版实验：探究加速度与力、质量的关系学案
高中物理 《实验：探究加速度与力、质量的关系》学案1 新人教版必修
高中物理《实验：探究加速度与力、质量的关系》学案1 新人教版必修4、2 实验：探究加速度与力、质量的关系学案理解领悟探究性实验是以获取新知识为目的的学习方法。
要在深入领会牛顿第一定律的基础上，确定研究课题和方法，设计探究加速度、力、质量三者关系的研究方案，并体会探究过程所用的科学方法控制变量法。
基础级1、实验要探究的内容力是物体产生加速度的原因，有力作用在物体上，就有加速度产生，且力越大，产生的加速度也越大。
在相同力的作用下，加速度的大小还与物体的质量有关。
因此，本实验要探究的内容是寻找加速度与力、质量三者间的关系。
2、探究实验的设计思路加速度既与力有关，又与质量有关，怎样通过实验研究它们间的关系呢？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做“控制变量法”，即：首先保持物体的质量不变，研究加速度与力的关系；然后保持物体所受的外力不变，研究加速度和质量的关系；最后经过总结推理，得出加速度与力、质量的关系。
本实验需要测量的物理量有加速度、力与质量，其中质量可用天平测量。
那么，怎样测量（或比较）加速度呢？又怎样对物体提供和测量恒力呢？3、怎样测量（或比较）物体的加速度在第二章中，我们已经介绍过，运用打点计时器在与运动物体连接的纸带上打点，由纸带上打出的点来测量加速度的方法。
由于本实验的目的是探究加速度与力、加速度与质量间的比例关系，因而也可不测加速度的具体数值，而测不同条件下加速度的比值。
若两物体做初速度为0的匀加速运动，由可得，物体的加速度与在相同时间内发生的位移成正比，即a ∝ x。
4、怎样提供和测量物体所受的恒力我们以教材提供的实验“参考案例”为例，教材图4、2-4所示实验装置中，为实验研究对象小车（连同车内的砝码）提供恒力的是小盘和砝码。
实验中我们认为，使小车做匀加速运动的力，与小盘和砝码的重力大小相等。
为此，必须满足以下两个实验条件：①水平板应尽可能光滑，最好将水平板的一端垫高成为倾角不大的斜面，轻轻推动小车（未挂小盘），使小车能在板上匀速运动，即用小车重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。
《实验：探究加速度与力、质量的关系》示范教案
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4.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）。
5.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6.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神7.学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。
★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.误差分析★教学过程一、导入：师：牛顿第一定律定性地描述了物体的运动和力的关系，物体的运动不需要力来维持，力是使物体运动状态发生改变的原因。
当物体受到的合外力不为0时，将使物体的运动状态发生改变。
而物体运动状态（也就是运动速度）发生改变时，物体具有加速度，所以说物体受到的合外力不为0是物体产生加速度的原因，即力是物体产生加速度的原因。
师：上节课的学习中我们还了解到：质量是物体惯性的量度，质量越大，惯性越大，而惯性越大就代表物体的运动状态越难改变。
运动状态难改变就是说速度变化慢即加速度小。
所以质量也将决定物体加速度的大小。
师：从上面的分析我们知道，物体的加速度与合外力和质量有关，而且大体知道它们之间是怎样的关系：质量一定时，受力越大，其加速度越大。
例如，竞赛用的小汽车，质量与一般小汽车相仿，但因为安装了强大的发动机，能够获得巨大的牵引力，可以在四五秒内从静止加速到100km/h；受力一定时，质量越小，加速度越大，例如，同样牵引力下空车的加速比装满货物的车的加速度大。
但是物体学研究不满足这样的定性关系。
我们还想知道它们之间有怎样的定量关系。
实验探究加速度与力和质量的关系教案
以下是一个实验探究加速度与力和质量的关系的简要教案：
实验名称：探究加速度与力和质量的关系
实验目的：
1. 了解力对物体运动状态的影响；
2. 探究加速度与施加的力和物体质量之间的关系。
实验材料：
1. 平滑水平桌面
2. 小推车或滑轮组
3. 牵引绳
4. 弹簧测力计
5. 不同质量的金属块
实验步骤：
1. 在水平桌面上放置小推车或滑轮组。
2. 用牵引绳连接弹簧测力计和小推车，并确保绳子通过滑轮组。
3. 给小推车施加不同大小的拉力，记录每次施加的力值。
4. 将不同质量的金属块放在小推车上，保持拉力不变，记录金属块的质量和推车的加速度。
5. 重复实验多次，以获得可靠的数据。
实验数据处理：
1. 根据实验数据绘制力与加速度的图表，分析它们之间的关系。
2. 计算不同质量下的加速度，比较结果并总结规律。
实验注意事项：
1. 确保实验台面光滑水平，减少外界干扰。
2. 每次实验前都要校准弹簧测力计，确保准确性。
3. 实验时要小心操作，避免受伤。
思考问题：
1. 根据实验结果，你觉得加速度与施加的力和物体质量之间有何关系？
2. 实际生活中还有哪些情况符合你在本实验中得出的结论？
通过这个实验，学生可以直观地感受到力对物体运动状态的影响，理解加速度与力和质量之间的关系。
同时，培养学生的实验设计能力和数据分析能力。
实验：探究加速度与力、质量的关系-优质教案
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 教案【教学目标】 1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关。
2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系。
3.培养学生动手操作能力。
【重点难点】 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。
【教材解读】【实验目的】 探究加速度与力、质量的关系．【实验原理】 利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法，采用控制变量法研究上述两组关系．如图所示，通过适当的调节，使小车所受的阻力忽略，当M 和m 做加速运动时，可以得到a =mg M m+，mg m M M F +=，当M 》m 时，可近似认为小车所受的拉力T 等于mg 。
本实验第一部分保持小车的质量不变，改变m 的大小，测出相应的a ，探究a 与F 的关系；第二部分保持m 不变，改变M 的大小，测出小车运动的加速度a ，探究a 与M 的关系。
【实验器材】 打点计时器，纸带及复写纸，小车，一端附有滑轮的长木板，小桶，细绳，砂，低压交流电源，两根导线，天平，刻度尺，砝码．【实验步骤及器材调整】（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）按教材中的装置把实验器材安装好。
（3）平衡摩擦力：在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动其位置，直至不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止。
（4）将砂桶通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，使小车运动，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码。
（5）保持小车的质量不变，改变砂桶中的砂量重复步骤（4），每次记录必须在相应的纸带上做上标记，列表格将记录的数据填写在表内。
（6）建立坐标系，用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，在坐标系上描点，画出相应的图线，探究a 与F 的关系。
（7）保持砂及小桶的质量不变，改变小车的质量（在小车上增减砝码），重复上述步骤（5）、（6），探究a 与M 的关系。
【注意事项】（1）在本实验中，必须平衡摩擦力，方法是将长木板的一端垫起，而垫起的位置要恰当．在位置确定以后，不能再更换倾角．（2）改变m和M的大小时，每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器，而且先通电再放小车．（3）每次利用纸带确定a时，应求解其平均加速度．（4）作图时，要使尽量多的点在直线上，不在直线上的点应对称分布在直线的两侧，误差较大的舍去．例（2013·安徽省示范高中高三联考）小明在实验室采用如图所示装置探究“物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系”时，设小车及车中的驻码的总质量为M，砂及砂桶的总质量为m。
《4.2实验：探究加速度与力、质量的关系》教学设计、导学案、同步练习
《4. 2实验：探究加速度与力.质*的关系》教学设计本节选自人教版高中物理教材第四章第2节《实验：探究加速度与力、质量的 关系》，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。
教材中实验的基本思路「是 采用控制变量法。
本实要测量的物理量有质量、•加速度和外力。
测量质量用 天平，需要研究的是怎样测量加速度和外力。
(1)测量加速度的方案：①方法1：小车做初速度为0的匀加速直线运动，直接测量小车移动的位移X 和发生这段位移所用的时间t, a=2x/t 订十算出加速度 a 。
②方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速 度。
③方法3：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t 相等, 那么山沪2X /F 可知，它们的位移之比就等于加速度之比。
(2)提供并且测量物体所受的外力的方案：山于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动，所以我们必须给物体提供一个恒定的外力，并且 要测量这个外力。
但测力有一定困难，还「需平衡摩擦，教材的参考案例提供的 外力比较容易测量。
一、教学U 标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物理观念：在处理实验问题时建立采用控制变量的方法对F 、m 三个物理量间的数量关系进行定量研究和根据实验数据，归纳、推理实验结论定量分析的 物理观念。
科学思维：理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性 科学探究：经历实验的操作和测量过程，以及通过图象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。
教材 分析教学 3.对自己的实验结果进行归纳分析目标二、核心素养与核 心素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 环节教师活动 学生活动设计意图导入 知识回顾学生回答：为了说明 新课 1.牛顿第一定律的内容是什么？b 牛顿第一加速度与教师总结并强调：一切物体总保持匀速直线运动状态或定律的内容 力、质量静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状和惯性与质 之间的定态。
实验探究加速度与力质量的关系导学案
《探究加速度与力、质量的关系》导学案目标：1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。
2.理解实验思路的合理性，以及用图像处理实验数据的有效性。
3.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）的操作办法。
4.体会整个探究过程的科学严谨和合理性（C）导入：牛顿第一定律告诉我们：物体的运动状态及其改变是由他所受的力．．．．决定的，而不是因为其他的因素，而运动状态改变的难易程度(惯性的大小)又与其自身的质量．．．．．有关。
我们知道加速度是描述物体运动状态变化的基本物理量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，那么，物体运动的加速度一定是由物体所受的力，以及自身的质量决定的。
于是，探究加速度与力、质量的定量关系就是自然而又十分必要的。
回顾上节内容并仔细阅读本节课文前部分内容及一些实例解释以下问题：1.物体加速度的大小与它受力的大小有关。
（力是产生加速度的原因）（速度是描述的物理量，加速度是描述变化快慢的物理量，加速度还是描述的物理量。
）2.物体加速度的大小还与物体的质量有关。
3.定性分析物体的加速度与它受的力、它的质量有什么关系？（竞赛用的汽车的质量不是很大，但却安装着强大的发动机）物理学不满足于这样的定性描述，我们还想知道它们之间的具体（定量）关系。
“自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮！”下面让我们跟随伟人的思路共同探究：1加速度与它受的力关系、2加速度与它的质量有什么关系注意：当研究加速度与受力关系时，应保证物体质量不变；当研究加速度与质量关系时，应保证物体受力不变。
这种研究问题的方法叫“控制变量法”一：探究加速度与力的关系：(B)①探究加速度与力的定量关系时，应保持物体____________不变，测量物体在____________的加速度，分析加速度与力的关系.②将得到的数据填入表格，为了更直观的判断加速度a与力F的数量关系，我们以a为纵坐标、F为横坐标建立坐标系，在坐标系中描出点，如果这些点是过原点的直线，则说明a F，否则需要进一步分析。
人教版高中物理必修一4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系导学案(一)
打点计时器纸带4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系1、学会用控制变量法研究物理规律，2、学会怎样由试验结果得出结论，3、探究加速度与力、质量的关系重点：探究加速度与力、质量的关系 难点：由实验结果得出结论。
【自主学习】 一、实验目的探究加速度与力、质量的关系：当质量一定是，加速度与力成 ；当作用力一定是，加速度与质量成 。
二、实验原理1、采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变化，而研究其中 的变化的方法。
本试验有F m a 三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。
即当力不变时，加速度与 的关系；当质量不变时，加速度与 的关系。
2、要测量的物理量有：三、 实验器材打点计时器，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， ，砝码。
四、实验步骤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、按图把实验器材装好，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匀速运动。
4、把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源在放开小车，取下纸带并标上号码。
5、保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标好。
6、保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标好。
7、计算出加速度，作出加速度与力的图像及加速度与质量得到数的图像。
【合作探究】一、实验数据记录及数据处理表一：表二：画出图像：实验结论：物体的加速度与物体的成反比，与物体成正比。
二、实验注意事项总结1．在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。
这种研究物理问题的科学方法是A．建立理想模型的方法B．控制变量法C．等效替代法D．类比法2．在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。
4.2学案
§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系一 、学习目标1．能说出探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。
2．能说出实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性。
3．能熟练实验的操作和测量过程，以及通过图象处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦力、减小系统误差的办法4．能体会整个探究过程的科学严谨和合理性。
二、学习重点、难点1．实验思路和方案的设计 2．实验结果的分析 三、知识导学1．实验目的：探究加速度与外力、质量三者的关系。
思考与讨论：（1）为什么要探究加速度与力、质量的关系？（2）加速度与力、质量可能是什么关系？例如：1）小汽车和载重汽车 在相同外力作用时，小汽车速度变化快，说明加速度的大小与物体的质量有关。
2）竞赛用的小汽车与普通小轿车质量相仿，但竞赛用的小车能获得巨大的牵引力，所以速度的变化比普通小轿车快，说明加速度的大小与外力有关。
不同的力，作用在同一物体上，产生的加速度不同。
相同的力，作用在不同物体上，产生的加速度也不同。
说明物体的加速度与力、质量有关系。
在质量一定时，外力越大，加速度越大，加速度与外力可能成正比；在外力不变时，质量越小加速度越大，加速度与质量可能成反比。
（设想总是从最简单的开始） 2．实验思路：思考与讨论： 为了方便，如何探究一个物理量与多个物理量之间的关系？（控制变量法）（1）保持物体的质量不变，测量物体在不同外力作用下的加速度，探究加速度与外力的关系。
据实验数据绘制图象的方法，（也可以采用比较的方法，看不同的外力与由此外力产生的加速度的比值有何关系。
）思考与讨论：以每次测量的数据（a,F ）在坐标系上描点，如果二者之间是正比关系，所得图象应是什么曲线？（2）保持物体所受的力相同，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，探究加速度与力的关系。
采用根据实验数据绘制图象的方法。
思考与讨论：以每次测量的数据（a,m ）在坐标系上描点，如果二者之间是反比关系，所得图象应是什么曲线？若作出a —1/m 图象会怎样？3．实验方案：本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 学案(定稿)
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系1．从前几章的知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以________这一物理量的变化表现出来的．而我们已经学习过的____________是描述物体速度变化快慢的物理量，因此加速度便是描述物体运动状态变化快慢的物理量．所以，第一个课题就应是________________________________．而在相同力的作用下，由于不同质量物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性的量度，所以，第二个课题就应是________________________________．2．在该实验中有三个变量，为了研究问题的方便，可采取保持一个量不变，而观察另外两个量变化的情况的方法，称为________________．思考利用第二章“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置，除了电磁打点计时器外，探究加速度与力、质量的关系，还需要哪些器材？3．探究加速度与力的关系时的基本思路是：保持物体的________不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．4．探究加速度与质量的关系时的基本思路是：保持物体________________相同，测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．一、研究多个变量之间关系的重要方法[问题情境]1．既然物体的加速度与物体的质量以及它受到的力有关，到底存在怎样的关系，请同学们讨论一下，通过什么实例可定性地说明它们之间的关系．2．加速度的大小与物体的受力和物体的质量有关，那么我们应采用什么方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？[要点提炼]1．控制变量法：在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量保持不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的相互关系．2．实验原理：研究加速度与物体受到的合外力间的关系时，保持物体的质量不变；研究加速度与物体的质量间的关系时，保持物体受到的合外力不变．二、加速度与力的关系阅读课本，明确以下两个方面的内容：1．实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力下的加速度，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.三、加速度与质量的关系阅读课本，明确以下两个方面的内容：1．实验的基本思路：保持物体受力不变，测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度，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∝1m，1 m n四、制定实验方案时的两个问题1．怎样测量(或比较)物体的加速度？(1)测量方法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，用秒表测量物体运动的时间，由x ＝12at 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．(2)比较方法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． a 1a 2＝x 1x 2②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动的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．a 1a 2＝t 22t 212．怎样提供和测量物体所受的恒力？如图所示，在水平木板上放置一辆小车．小车的前端系上细绳，细绳的另一端跨过定滑轮并挂上一个质量很小的重物．小车的尾部挂上一条纸带，纸带穿过打点计时器．为了消除摩擦力对小车的影响，必须将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用____________来抵消摩擦力，直到小车不挂重物时能匀速运动为止．当挂上重物时，只要重物的质量____________小车的质量，那么可近似认为重物所受的重力大小等于小车所受合外力的大小．例1 在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a 和力F 关系的有关数据记录在表1中．将测得的反映加速度a 和质量M 关系的数据列在表2中．(1)根据表中所列数据，分别画出a －F 图象和a －1M图象．(2)从图象可以判定：当M 一定时，a 与F 的关系为____；当F 一定时，a 与M 的关系为____．(3)由a －F 图象可知，M ＝______.(4)由a －1M图象可知，F ＝______ .例2 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，利用如图所示的装置．(1)本实验采用的实验方法是______A ．控制变量法B ．假设法C ．理想实验法(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，为了直观判断二者间的关系，应作出a－1m图象D．当小车的质量远大于托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托盘和砝码的总重力大小(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：(小车质量保持不变)①根据表中的数据在图坐标上作出a－F图象．0.100.200.280.40②图线不过原点的原因可能是_______________________________________________．【效果评估】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．小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力B．小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车所施加的拉力C．只有在平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D．只有在平衡摩擦力后，且小车的质量远大于吊盘与砝码的总质量时，小车所受合力才可以认为等于吊盘和砝码的重力2．在本实验中，下列做法和理由正确的是()A．实验中所用电源为低压直流电源B．可以将装有沙子的小桶用钩码代替，这样会使实验更加方便C．实验结果不用a－M图象，而用a－1/M图象，是为了便于根据图象直观地做出判断D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和沙的质量(M′和m′)以及小车质量M后直接用公式a＝(M′＋m′)g/M求出．3．在本实验中，下列说法中正确的是()A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙B．实验中无须始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力4．实验台上备有下列器材：A．打点计时器、纸带及复写纸片；B.附有定滑轮的长木板；C.小车；D.砝码；E.钩码；F.小桶、细绳、沙；G.两根导线；H.停表；I.天平(附砝码)；J.刻度尺；K.弹簧秤；L.6 V蓄电池；M.学生电源；N.小木板；O.铁架台．为探究加速度与力和质量的关系，选用的器材是_______.参考答案1．速度 加速度 探究加速度与力的关系 探究加速度与质量的关系2．控制变量法思考 ①天平；②低压交流电源；③纸带；④带定滑轮的平板；⑤小车；⑥砝码或钩码若干；⑦米尺；⑧线；⑨垫块；⑩小桶；⑪沙子．3．质量4．所受的力核心知识探究一、[问题情境]1．(1)质量大的物体加速度小．如：并驾齐驱的大货车与小汽车在相同的制动力下，小汽车停下来用的时间少．(2)受力大的物体加速度大．如：赛车和普通小汽车质量相近，但赛车安装了强大的发动机，牵引力大，提速很快．2．可以先研究加速度与物体受力的关系，再研究加速度与物体的质量的关系．四、1．(1)测量方法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，用秒表测量物体运动的时间，由x ＝12at 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．(2)比较方法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． a 1a 2＝x 1x 2②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动的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．a 1a 2＝t 22t 212．重力的分力 远小于解题方法探究例1 (1)a －F 图象和a －1M图象分别如图甲、乙所示 (2)正比关系 反比关系 (3)0.49 kg (4)3.88 N例2 (1)A (2)CD (3)①a －F 图象见解析 ②未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够解析 (1)实验采用了控制变量法，即先保证物体质量不变，研究加速度与合力的关系，再保证物体受力不变，研究加速度与质量的关系．(2)探究a与m的关系时，保持F不变，改变m大小；探究a与F的关系时，保持m不变，改变F的大小，故A、B错．a－1m关系图象为过原点的直线，作出这个图象容易证明a与m成反比，C对．只有当小车的质量远大于托盘与砝码的总质量，托盘与砝码的总重力才约等于小车受到的合力，D对．(3)①作出的a－F图象如图所示．②由a－F图象可知，当力F<0.1 N时，小车没有动，说明此时小车所受的摩擦力没有完全平衡掉．效果评估1．CD 2.C 3.D 4.ABCDFGIJM.。
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系(学校使用学案)
打点计时器§4.2实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律． 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：1．保持物体质量m 不变，探究加速度a 与力F 的关系． 2．保持物体受力相同，探究加速度a 与质量m 的关系． 三、实验器材 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（或小盘和砝码），细绳，导线，天平，刻度尺，砝码。
四、实验步骤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．按图把实验器材装好，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匀速运动。
4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源再放开小车，取下纸带并标上号码。
5．保持小车质量不变，向桶中加砂，做上述试验，把力F （即砂桶总重）对应的纸带标好。
6．保持力F 不变，向车中加砝码，做上述试验，将（车与砝码总）质量M 对应的纸带标好。
7．计算出加速度，作出a —F 图像和a —1/M 图像。
表一：表二：a ∝1m画出图像： 实验结论：a ∝F ，五、注意事项(1)平衡摩擦力时应调出一个合适的斜面，使小车的重力沿斜面的分力正好平衡掉小车受的摩擦力。
(2) 平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。
(3)试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。
只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。
(4)改变拉力和小车的质量后，每次实验开始应使小车尽量靠近打点计时器，并应先接通电源再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。
(5)作图时两轴比例标度要选择适当。
各量须采用国际单位。
这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些。
六、误差分析1．系统误差即因实验原理不完善造成的误差。
高中物理-实验：探究加速度与力、质量的关系学案
高中物理-实验：探究加速度与力、质量的关系学案学习目标：1.通过探究加速度与力、质量的关系，学会用控制变量法探究物理规律.2.通过实验探究，理解加速度与力、质量三者之间的关系.3.通过具体实例，学会分析和处理实验数据的方法，并能根据图像分析物理量间的关系，提高科学探究能力．知识点一加速度与力的关系保持物体的质量不变，物体所受的外力越大，物体的加速度越大；物体的加速度与物体所受的外力成正比．作出加速度a与物体所受的外力F的关系图像，以加速度a为纵轴，外力F为横轴，a－F 图像应为一条过原点的倾斜直线．如图所示．知识点二加速度与质量的关系保持物体所受的外力不变，物体的质量越大，加速度越小；物体的加速度与物体的质量成反比．作出加速度a与物体质量的倒数1m的关系图像，以加速度a为纵轴，质量的倒数1m为横轴，a－1m图像应为一条过原点的倾斜直线．如图所示．1．质量越大的物体，加速度越小．( )2．物体的质量与加速度成反比．( )3．物体受到不为零的合外力作用，立即产生加速度．( )4．物体加速度的方向可以与合外力方向相反．( )5．同一物体的加速度与合外力成正比．( )[答案] 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.√1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如下图所示的装置．(1)本实验应用的实验方法是________．A．控制变量法B．假设法C．理想实验法D．替代法(2)下列说法中正确的是________．A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小B．在探究加速度与力的关系时，应改变小车的质量C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应先作出的是a－1 m图像D．当小车的质量远大于槽码的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于槽码的重力[解析] (1)本实验采用了控制变量法，即先保证物体质量不变，研究加速度与合力的关系，再保证物体受力不变，研究加速度与质量的关系．(2)探究a与m的关系时，应保持F不变，改变m的大小；探究a与F的关系时，应保持m不变，改变F的大小，故A、B错误．a－1m关系图像为过原点的直线，作出这个图像容易得出a与m成反比的结论，C正确．只有小车的质量远大于槽码的质量时，小车受到的合力大小才约等于槽码的重力，D正确．[答案] (1)A (2)CD2．想一想：实验过程中，为了减小实验误差，关键要把握哪两点？[答案] ①平衡摩擦力；②槽码的质量远小于小车的质量.要点一实验思路采用控制变量法：在该实验中有三个变量，为了研究问题方便，可先控制一个量不变，观察另外两个量的变化情况，从而确定三者的关系．(1)加速度与力的关系①实验基本思路：控制物体的质量m不变，测量物体在不同的力F作用下的加速度a，分析a与F的关系．②实验数据的分析：设计表格，记录数据．在如下图所示的坐标系内，作出a－F图像．分析：若图像是过原点的直线，则a∝F；若图像不是直线，再作其他分析．(2)加速度与质量的关系①实验基本思路：控制物体所受的力F不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度a，分析a与质量m的关系．②实验数据的分析：设计表格，记录数据.猜想：F相同，m越大，a越小，是否有“a与m成反比”或“a与m2成反比”？从最简单的情况入手，若a与m成反比，则a与1m成正比．所以，建立如下图所示的坐标系，作出a－1m图像．分析：若a－1m图像是过原点的直线，则a与m成反比．【典例1】如右图所示，在研究加速度与力、质量的关系的实验中，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F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1[思路点拨] 本题中m1和m2是小车中砝码的质量，绝不能认为是小车的质量．[解析] 两小车相同，当m1＝m2时，若F1＝2F2，则a1＝2a2，由x＝12at2得x1＝2x2，A正确，B错误．若m1＝2m2，由于两小车的质量未知，故无法确定两车加砝码后的质量关系，进而两小车的加速度关系也就不清楚，因此无法断定两车的位移关系，C、D错误．[答案] A等效替代法对于某个不便直接测量的物理量，用便于测量的物理量进行等效替代．在如右图所示的实验中，使两车同时运动，同时停止．分别测出两小车的位移x的大小，根据x＝12at2可知x∝a.即通过比较x的大小关系，就可以知道a的大小关系．1．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于槽码的重力，则槽码的质量m与小车的质量M应满足的关系是( )A．m远大于M B．m远小于MC．m略大于M D．m略小于M[解析] 只有M≫m时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于槽码的重力，B正确．[答案] B2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要平衡摩擦力时，应该让小车( ) A．挂上槽码，拖上纸带，开动打点计时器B．不挂槽码，拖上纸带，开动打点计时器C．挂上槽码，不拖纸带D．不挂槽码，不拖纸带[解析] 平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带，不挂槽码，且让打点计时器处于工作状态，B正确．[答案] B要点二物理量的测量、进行实验1．本实验有三个需要测量的物理量：a、F、m.质量可用天平测量，a与F如何测量呢？(1)如何测量(或比较)小车的加速度①利用打点计时器打出纸带，由Δx＝aT2来计算加速度．②由a＝2xt2可知，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x1、x 2，则位移之比就等于加速度之比，即a1a2＝x1x2.(2)怎样提供并测量小车所受的力实验中力F的含义可认为是小车受到的合力．实验装置如下图所示．小车在槽码重力的作用下做匀加速运动．由于槽码也有加速度，因此牵引小车做匀加速运动的力并不等于槽码的重力．如果实验中要把槽码的重力作为牵引小车做匀加速运动的外力，就必须注意控制实验条件，把握好以下两点．①平衡摩擦阻力：即通过垫高木板，让小车在不挂槽码时受到的阻力跟小车的重力沿斜面方向的分力平衡．②让槽码的质量远小于小车的质量．2．进行实验(1)用天平分别测出槽码的质量，并记录数值．(2)按上图将实验器材安装好(小车上不系绳)．(3)平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂槽码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(打点计时器打出的纸带上相邻点之间的距离相等)．(4)把小车停在靠近打点计时器处，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．计算槽码所受的重力，即小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把槽码的重力和对应的加速度记录在表格中．(5)改变槽码的个数，重复步骤(4)，并多做几次．(6)保持槽码个数不变，在小车上放上重物改变小车的质量，让小车在木板上运动打出纸带．计算重物和小车的总质量，并由纸带计算出小车对应的加速度．(7)改变小车上重物的个数，重复步骤(6)，并多做几次，所对应的质量和加速度也需记录在表格中．(8)用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上，便证明了加速度与力成正比，如图甲所示．(9)用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车和车上重物总质量的倒数，在坐标平面上根据实验数据画出相应的点，如果这些点在一条直线上，就表明加速度与质量成反比．如图乙所示．【典例2】某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及物体质量m关系的实验，下图所示为实验装置简图(交流电源的频率为50 Hz)．(1)下图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/s 2.(保留两位有效数字)(2)保持槽码的质量不变，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.请在图甲所示的坐标纸中画出a －m 图线，由图线可得小车的加速度a 与质量的倒数m之间的关系式为_______________________.(3)保持小车的质量不变，改变槽码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a 随合力F 变化的图线，如图乙所示．该图线不通过原点，其主要原因是__________________________________．[思路点拨] 计算加速度时要注意本题中相邻两计数点间的时间间隔为2T ，T ＝0.02 s ．通过实验数据描点作图线时偏离图线太远的数据点为无效数据，要舍去，不要将图线画成通过各点的折线．[解析] (1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移，因此可以选用逐差法计算加速度．已知x 1＝6.19 cm ，x 2＝6.70 cm ，x 3＝7.21 cm ，x 4＝7.72 cm ，电火花打点计时器打点的周期T ＝1f＝0.02 s由逐差法可得x 3－x 1＝2a 1(2T )2，x 4－x 2＝2a 2(2T )2 故a ＝a 1＋a 22＝(x 3＋x 4)－(x 1＋x 2)2×2×(2T )2＝3.2 m/s 2. (2)在a －1m 坐标系中描点连线，得a －1m 图线如下图所示，得a ＝12m.(3)由a－F图线可知，F增大至某一值时小车开始有加速度，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)如解析图所示a＝12m(3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分实验数据的处理与误差分析要点(1)会利用“逐差法”及图像法求物体运动的加速度，在求加速度时要注意题中相邻计数点间的时间间隔与打点周期的关系；(2)根据实验原理和实验步骤分析实验的系统误差和偶然误差；(3)根据图像中斜率、截距的意义分析实验误差，特别是由平衡摩擦力及m未远小于M引起的误差的分析．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和槽码质量m′分别选取下列四组值．若其他操作都正确，要使所画出的a－F图线较准确，应选用的一组值是( )A．m＝500 g，m′分别为50 g、70 g、100 g、125 gB．m＝500 g，m′分别为20 g、30 g、40 g、50 gC．m＝200 g，m′分别为50 g、70 g、100 g、125 gD．m＝100 g，m′分别为30 g、40 g、50 g、60 g[解析] 探究a与F的关系时，应满足小车的质量远大于槽码的质量，即m≫m′，故B 正确．[答案] B4．在“探究加速度a与力F、质量M的关系”的实验中(1)我们都是先确保小车质量M不变，研究a与F的关系，再确保F不变，研究a与M之间的关系，这种实验方法称为____________________．(2)下列说法中正确的是________．A．牵引小车的轻绳应和长木板保持平行B．将打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，先接通电源，后放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量C．在探究a与质量M的关系时，作出a－1M图像能更直观地判断二者间的关系D．轻绳对小车的拉力，一定等于槽码的重力[解析] (1)在实验中先确保小车质量M不变，研究a与F的关系，再确保F不变，研究a与M之间的关系，这种实验方法称为控制变量法．(2)牵引小车的轻绳应和长木板保持平行，使得拉力等于小车所受的合力，故A正确．打点计时器应接交流电源，蓄电池是直流电源，故B错误．加速度a与M的关系图线是曲线，作a－M图线不能判断出二者的关系，作a－1M图像能更直观地判断二者间的关系，故C正确．在实验中，由于槽码也做加速运动，故其重力大于细绳对小车的拉力，只有当M≫m时才可近似认为槽码的重力等于细绳对小车的拉力，故D错误．[答案] (1)控制变量法(2)AC要点三误差分析、注意事项1．注意事项(1)注意平衡摩擦力．即通过垫高调整好一个合适的斜面，使小车的重力沿斜面方向的分力恰好与小车受到的摩擦力平衡．在平衡摩擦力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．如果没有平衡摩擦力或摩擦力没有平衡好，实验中作出的a－F或a－1m图像不过原点．如出现下图所示图线①，说明平衡摩擦力时，平衡过度了．即拉力F＝0时，已产生加速度，其加速度是由“重力的分力”形成的．如出现图中图线②，说明平衡摩擦力不够或根本没有平衡摩擦力，因为拉力为F0时才产生加速度．(2)整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变槽码的质量还是改变小车和重物的质量，都不需要重新平衡摩擦力．(3)每条纸带必须满足在小车与车上所加重物的总质量远大于槽码的质量的条件下打出．只有如此，槽码的重力才可视为小车受到的拉力．若实验中得到的图像如右图所示，拉力F很大时AB段明显偏离直线，说明此时槽码的质量太大，不满足远小于小车和车中重物的总质量的条件．(4)改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并先接通电源，再放开小车，且在小车到达滑轮前按住小车．(5)要使尽可能多的点在所作的直线上，不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线的两侧，远离的点直接舍去．2．实验误差产生原因及减小误差的方法【典例3】在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于没有始终满足M≫m(m为槽码的质量)的条件，结果得到的图像应是下列图中的( )[思路点拨] 产生错解的原因是认为槽码的重力与小车所受的拉力相等，忽视了槽码也在做加速运动而不是处于平衡状态的事实．将槽码的重力与小车所受的拉力视为相等，这实际上是一种近似处理，存在系统误差．[解析] 本实验中小车的加速度a ＝mgM ＋m ，在研究加速度与质量的关系时，保持m 不变，由上式可知加速度a 与系统的质量(M ＋m )成反比．如果横轴表示1M ＋m ，则a －1M ＋m 图像应是过坐标原点的直线．现将a ＝mgM ＋m 变形得a ＝mg 1＋m M ·1M ，由此式可知，1M 前面的系数mg 1＋m M和1M 有关，在改变1M 时会发生变化，它并不是常数，因此a 和1M 不是正比关系，随着1M 的增大，式中1M前面的系数会减小，因此图线偏离直线向下弯曲．但M ≫m 时，a ≈mg M ，a 正比于1M ，所以在M 较大时⎝ ⎛⎭⎪⎫1M 较小图线近似为直线．由以上讨论可知D 选项正确．[答案] D在分析实验误差时，经常采取的方法是将准确的(通常是理论的)计算方法同实验中采用的计算方法进行比较.如本例中就是把a＝mgM＋m和a′＝mgM两式进行比较，从而得出由于误差而引起的图像的变化特点.a<a′，图线偏离直线向下弯.5．用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量不变，用槽码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度．(1)实验时先不挂槽码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_________________________________________________________.(2)图乙为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有4个点迹没有标出，测出各计数点到A 点的距离，如图乙所示．已知打点计时器接在频率为50 Hz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.(结果保留两位有效数字)(3)实验时改变所挂槽码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出a－F关系图像，如图丙所示．此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是________．(选填下列选项的序号)A．小车与平面轨道之间存在摩擦B．平面轨道倾斜角度过大C．所挂槽码的总质量过大D．所用小车的质量过大[解析] (1)反复调整垫块的左右位置，可改变平面轨道的倾角，利用小车沿斜面向下的分力来平衡小车运动中所受的摩擦阻力．(2)a＝xCE－x AC4T2，T＝0.1 s，代入数据得a＝1.0 m/s2.(3)实验时保持小车的质量不变，槽码所受的重力近似等于小车受到的合力，需满足的条件是小车的质量远大于槽码的质量，若所挂槽码总质量过大时，引起的实验误差较大，造成图线的AB段明显偏离直线，故C正确．[答案] (1)平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2)1.0 (3)C课堂归纳小结[知识体系][关键点击]1．探究加速度与力、质量的关系利用了控制变量法，实验中保证小车质量不变，探究加速度与合外力F的关系，保证小车所受合外力不变，探究加速度与小车质量的关系．2．做实验前要平衡小车受到的摩擦力，平衡摩擦力时不挂槽码，使小车带动纸带做匀速直线运动即可．课后作业(十六)[要点对点练]要点一：实验思路1．在“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________．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．本实验中探究的方法是控制变量法C．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，对探究结果也不会产生影响[解析] (1)当质量m一定时，a与F合成正比；当力F一定时，a与M成反比．(2)平衡摩擦力时，应使小车在不受拉力作用下拖动纸带做匀速直线运动，A错．实验中采用控制变量法，即研究加速度与合力关系时控制小车质量不变，研究加速度与小车质量关系时要控制拉力不变，B对．实验时，先接通电源打点，后放开小车拖动纸带运动，C错．为减小实验误差，实验时必须做到重物的质量远小于小车的质量，D错．[答案] (1)正比反比(2)B2．在探究“加速度与质量的关系”的实验中，小车的受力F一定时，a与m的关系数据如下表所示．试根据表中数据回答下列问题．(1)作a－m的关系图像能否发现a与m的关系？为什么？怎样做才能发现a与m的关系？(2)在坐标纸中画出a－1/m的关系图像；(3)根据a－1/m的关系图像，你能得出怎样的结论？[解析] (1)作a与m的关系图像，不能发现a与m的关系．根据表格可猜想到a与m可能成反比、也可能是a与m2成反比……，显然a－m关系图线是曲线，凭肉眼是不能判断曲线是否是双曲线的．若xy＝k(k为不等于0的常数)，则作y－1x的关系图线可化曲为直，故应通过作a－1/m的关系图像研究．(2)a－1/m关系图像如图所示．(3)在小车所受合外力保持不变时，小车的加速度与质量成反比．[答案] 见解析要点二：进行实验3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当作用力一定时(小盘和砝码的重力不变)，探究加速度与质量的关系，以下说法中正确的是( )A．平衡摩擦力时，应将小盘和砝码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．小车运动的加速度可用天平测出小车的质量m和小盘与砝码的总质量m0，直接用公式a＝mmg求出[解析] 在平衡摩擦力时，不应将小盘和砝码用细绳通过定滑轮连在小车上，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即可，故选项A错误，选项B正确；操作时应先接通打点计时器的电源再放开小车，故选项C错误；牛顿第二定律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，故选项D错误．[答案] B4．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6 V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．(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把________改为________．(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________，应把________改为________．[解析] 实验中把小桶及其中砂子的重力看作与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故在悬挂砂桶前必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上时不能打点，必须接在6 V以下交流电压的学生电源上．作a－M关系图像，得到的是双曲线的一支，很难做出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a－1M关系图像．[答案] (1)平衡摩擦力 B(2)D 6 V电压的蓄电池 6 V以下交流电压的学生电源(3)G a－M a－1 M要点三：数据处理、误差分析5．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下图给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出，打点计时器频率为50 Hz)，计数点间的距离如图所示．(1)根据图中数据计算的加速度a＝________m/s2；(保留三位有效数字)(2)为减小误差，该实验要求小车的质量M跟槽码质量m的关系是M________m.[解析] (1)由题意可得计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，由匀变速直线运动规律得a＝x6＋x5＋x4－x3－x2－x19T2≈0.496 m/s2.[答案] (1)0.496 (2)≫6．在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中：(1)甲、乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像分别为图1中的直线Ⅰ和直线Ⅱ，直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是( )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，把长木板的末端抬得过高了C．实验前乙同学没有平衡摩擦力D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(2)如图2给出了该次实验中从O点开始，每5个点取一个计数点的纸带(频率为50 Hz)，其中1、2、3、4、5都为计数点，其中x1＝1.41 cm，x2＝1.91 cm，x3＝2.39 cm，x4＝2.91 cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4＝________m/s，小车的加速度大小a＝________m/s2.[解析] (1)甲图像表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了．故A错误，B正确．乙图像说明在拉力大于0时，小车的加速度为0，说明合外力为0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够．故C正确，D错误．(2)每5个点取一个计数点的纸带，相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1 s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：v4＝0.0239＋0.02912×0.1m/s＝0.265 m/s.根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2为了更加准确地求解加速度，我们对两个加速度取平均值，得，a＝12(a1＋a2)＝0.0291＋0.0239－0.0191－0.01414×0.01m/s2＝0.495 m/s2.[答案] (1)BC (2)0.265 0.4957．图甲为“研究加速度和力的关系”的实验装置．在实验操作中，将砝码盘和砝码所受的重力看作小车所受合外力．在保持小车总质量不变的情况下，改变所加砝码的数量，多次重复测量，得到加速度随力的变化规律如图乙所示．(1)分析发现图线在水平轴上有明显的截距(OA不为零)，这是因为。
2018届一轮复习人教版实验：探究加速度与力、质量的关系教案
第13讲实验：探究加速度与力、质量的关系【教学目标】1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．【教学过程】【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．掌握利用图象处理数据的方法。
【实验原理】探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系。
【实验器材】打点计时器；纸带及复写纸；小车；一端附有定滑轮的长木板；小盘和砝码；细绳；低压交流电源；导线；天平；刻度尺。
【实验步骤】1．用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M。
2．按图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)。
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板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。
这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。
4．把小车停在打点计时器处，并在小盘内放入适量的砝码，挂上小盘和砝码，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。
5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤(4)，并多做几次。
6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。
7．改变小车上砝码的个数，重复步骤(6)。
【数据处理】1．保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度填入表(一)中。
表(一)表(二)中。
表(二)示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a－F图象，如果图象是一条过原点的直线，便证明加速度与作用力成正比。
再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，然后建立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数1M，描点画a－1M图象，如果图象是一条过原点的直线，就证明了加速度与质量成反比。
高中物理《实验：探究加速度与力、质量的关系》导学案
第二节实验：探究加速度与力、质量的关系1．会做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
2．学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系。
3．会用图象表示加速度与力、加速度与质量之间的关系。
能根据实验数据得出实验结论。
1.实验原理(1)探究方法——□1控制变量法 ①控制□2小车的质量M 不变，改变□3拉力F，探究加速度a与力F 的关系。
②控制□4砝码和小盘的质量m不变，即力F 不变，改变□5小车的质量M ，探究加速度a 与质量M 的关系。
(2)要测量的物理量 ①小车和放在小车上的钩码的总质量M 。
②小车受的拉力F (小盘和盘内砝码的总重力)。
③小车的□6加速度a。
2．实验器材□7打点计时器、纸带、复写纸、小车、□8一端附有定滑轮的长木板、小盘、钩码(100 g)4个、夹子、细绳、低压□9交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、□10刻度尺。
课堂任务 探究过程·获取数据仔细观察实验装置图，认真参与“师生互动”。
活动1：本实验作为研究对象的物体是什么？提示：作为研究对象的物体是小车。
活动2：怎样测量(或比较)物体(例如小车)的加速度？提示：如果物体做初速度为0的匀加速直线运动，则用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a＝2x t2算出。
也可以在运动物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。
也可以不测加速度的具体数值，测量不同情况下(即受力不同时、质量不同时)物体加速度的比值。
由于a＝2x t2，如果测出两个初速度为0的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x 1、x 2，则a 1a 2＝x 1x 2。
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)。
2018版高中物理 第四章 牛顿运动定律 2 实验：探究加速度与力、质量的关系学案 新人教版必修1
2 实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律． 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1．探究方法——控制变量法(1)控制小车的质量M 不变，讨论加速度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 ，讨论加速度a 与M 的关系．2．要测量的物理量(1)小车与其上砝码的总质量M ——用天平测出．(2)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)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，根据纸带上打出的点来测量加速度．前面所述的实验方案就是利用这种方法求取加速度的．它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T 内的位移之差Δx ＝aT 2求出加速度．(2)应用匀变速运动规律求加速度如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a ＝2xT 2算出．(3)应用加速度与位移成正比 由于a ＝2xT 2，如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为x 1、x 2，则位移之比就是加速度之比，即：a 1a 2＝x 1x 2.三、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、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．一、实验步骤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421将实验器材安装好(小车上不系绳)．图4213．平衡摩擦力，在木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)．4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g.5．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力m1g、m2g、…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1.表格1 物体的质量一定，加速度与受力的关系6.量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码．7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2.表格2 物体受到的外力一定，加速度与质量的关系1．计算法测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后，通过计算看看是否满足a 1a 2＝F 1F 2、a 1a 2＝M 2M 1. 2．图象法(1)分析加速度和力的关系依据表格1，以加速度a 为纵坐标，以外力F 为横坐标，作出a F 关系图象，如图422所示，由此得出结论．图422(2)分析加速度和质量的关系依据表格2，以加速度a 为纵坐标，以小车及砝码的总质量M 或1M为横坐标作出a M 或a 1M关系图象，如图423所示，据图象可以得出结论．图423(3)实验结论：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比． 三、注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和重物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重物的总质量．只有如此，重物和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等．3．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手．4．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，舍去不予考虑．四、误差分析实验探究1 实验操作与步骤用如图424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：图424A ．用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；B ．按图装好实验器材；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6 V 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 ．保持小桶及其中砂子的质量不变，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 关系图象，并由图象确定a M 关系．(1)该同学漏掉的重要实验步骤是 ，该步骤应排在 步骤之后． (2)在上述步骤中，有错误的是 ，应把 改为 ．(3)在上述步骤中，处理不恰当的是 ，应把 改为 ． 【解析】 本题主要考查对实验原理和实验步骤的理解和分析，实验中把小桶及其中砂子的重力看做与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在6 V 电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6 V 以下交流学生电源上．作a M 关系图象，得到的是双曲线，很难作出正确的判断，必须“化曲为直”，改作a 1M关系图象．【答案】 (1)平衡摩擦力 B(2)步骤D 6 V 电压的蓄电池 6 V 以下交流学生电源 (3)步骤G a M a 1M实验探究2 数据的分析与处理利用计算机辅助实验系统可定量研究加速度a 与作用力F 及小车质量m 的关系.【导学号：57632067】(1)当小车质量m 一定时，测得小车在不同拉力F 作用下运动的加速度a .得到如图425甲所示的a F 图线后，并由此得出结论： ．(2)当作用力F 一定时，测得小车加速度a 与小车质量m 的关系．如表所示.应的物理量的符号为 ，并得出结论： ．甲 乙图425【解析】 (1)当小车质量m 一定时，a F 图象是过原点的直线，根据图象结合数学知识可知：质量一定，加速度与外力成正比．(2)根据牛顿第二定律可知F ＝ma ，因此若画出a 1m的关系，可以更加直观的得出结论，具体图象如下所示：因此由图象可知：外力一定，加速度与质量的倒数成正比，即与质量成反比． 【答案】 (1)质量一定，加速度与外力成正比 (2)1m外力一定，加速度与质量成反比。
人教版物理必修一《实验：探究加速度与力、质量的关系》优秀学案设计
第二课时实验：探究加速度与力、质量的关系实验目的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．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．3．实验方案．这个实验中需要测量的物理量有三个：物体的加速度、物体所受的力、物体的质量．质量用天平测量，因此本实验要解决的主要问题是怎样测量加速度和物体所受的力．(1)怎样测量(或比较)物体的加速度：在运动物体上安装一条穿过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度．在这个实验中也可以测加速度与其他量之间的比例关系．测量不同情况下(即不同受力、不同质量时)物体加速度的比值就可以了．由于初速度为零时，a ＝2x t 2，如果测出这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，位移之比就等于加速度之比，即a 1a 2＝x 1x 2. (2)怎样提供和测量物体所受的恒力：设计的实验装置如图所示．①对此实验中力的理解：除了在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，实验中的力F 的含义可以是物体所受的合力．②平衡摩擦力：如图所示，纸带穿过打点计时器．为了消除摩擦力对小车的影响，可将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用小车的重力的分力来抵消它所受到的摩擦力，直到小车不挂重物时能在木板上匀速运动为止．当挂上重物时，只要重物的质量远小于小车的质量，那么我们可近似认为托盘和砝码所受的重力大小等于小车的所受的合力的大小．增减盘中砝码的个数可改变小车所受到的合力．(3)怎样由实验结果得出结论：根据实验数据以a 为纵坐标、F为横坐标，和以a 为纵坐标、1m为横坐标作出图象．如果图象是过原点的直线，则说明加速度与力成正比与质量成反比．实验器材打点计时器、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．实验步骤1．用天平测出小车和重物的质量分别为M 0、m 0，并把数值记录下来．2．按如下图将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．平衡摩擦力，把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，直到打点计时器正常工作后不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止．(所打纸带上相邻点间距相等)．4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m0g.5．保持小车的质量不变，改变所挂重物的重力，重复步骤4，多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好重物的重力m1g，m2g，…以及计算出相应纸带的加速度填入表格1.表格1 物体的质量一定，加速度与受力的关系6.保持托盘中所放重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码．7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．8．计算出每次实验所得纸带的加速度值及小车与砝码的总质量填入表格2.表格2 物体受到的外力一定，加速度与质量的关系数据处理1．分析加速度和力的关系．依据表格1，以加速度a为纵坐标，以外力F为横坐标，作出aF 的关系图象，如图所示，由此得出结论．2．分析加速度和质量的关系．依据表格2，以加速度a 为纵坐标，以小车及砝码的总质量M 或1M 为横坐标作出aM 或a 1M关系图象如图所示，根据图象可以得出结论．3．实验结论．物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比．注意事项1．平衡摩擦力时不要挂重物，而且平衡了摩擦力后，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．各纸带上的加速度a，都应是该纸带上的平均加速度．4．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑．5．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手．误差分析1．因实验原理不完善造成误差．实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差；小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．2．测量、操作不够准确造成偶然误差．(1)质量的测量误差．(2)纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差．(3)拉线或纸带不与木板平行会造成误差．(4)平衡摩擦力不准造成误差；木板与桌面倾角偏大，会使小车合外力偏大；倾角偏小，则小车所受合外力偏小．注意小车做匀速直线运动是恰好平衡摩擦力的标志．1．在本实验中，下列说法中正确的是(D)A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但小盘内不能装重物B．实验中无须始终保持小车和砝码的质量远远大于盘和重物的质量C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中正确的是(ABD)A．为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于小车和砝码的总质量B．为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需把小车运动平面起始端略垫高C．实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差D．实验结果采用a－1m坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断3．在探究牛顿第二定律的实验中，我们利用了“控制变量法”．当保持外力不变的情况下，由实验得出a－1m图象是通过原点的一条直线，这说明(B)A．物体的加速度大小与质量成正比B．物体的加速度大小与质量成反比C．物体的质量与加速度大小成正比D．物体的质量与加速度大小成反比4．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的图象如图乙中的直线Ⅰ所示，乙同学画出的a－F图象如图乙中的直线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(BC)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解析：在探究“质量一定，加速度与力的定量关系”时，应当消除摩擦力这个因素：将长木板不带滑轮的一端用木块垫高，使长木板形成一个坡度很小的斜面，调整所垫木块的高度，使得小车的重力沿斜面向下的分力恰好和小车所受的摩擦力平衡，这样砝码的重力G可看做小车所受的合力．若小车在不受拉力的情况下能够在木板上匀速运动，就说明恰好平衡了摩擦力．图线Ⅰ表明不对小车施加拉力小车就有加速度，说明平衡摩擦力过度，即长木板不带滑轮的一端垫得过高了．图线Ⅱ表明对小车施加一个较小的力，小车也没有加速度，说明乙同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，即长木板不带滑轮的一端没有垫木块或垫得不够高．5．用如图所示装置探究“加速度与力、质量的关系”的实验中：(1)某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装如图所示．请你指出该装置中错误或不妥之处：_______________________________________________________ _________________.(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验．如图是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可算出小车的加速度a 为________m/s 2.解析：(1)打点计时器必须使用交流电源，不能使用干电池；为了保证细绳对小车的拉力作为小车所受的合外力，实验前必须平衡摩擦力，该装置却没有平衡摩擦力；为了在纸带上打下更多的点，实验时小车的初始位置离打点计时器不可太远．(2)加速度可用逐差法求出：a ＝x 后两段－x 前两段4T 2＝（4.04－1.63）－1.634×0.12×10－2 m/s 2＝ 0．195 m/s 2.答案：(1)打点计时器不能使用干电池，应使用低压交流电源；实验中没有平衡摩擦力；小车初始位置离打点计时器太远 (2)0.1956．某次实验测得如下数据：当m 一定时，a 与F 的关系如表一所示；当F 一定时，a 与1m的关系如表二所示．表一表二(1)在如图所示的相应坐标系中分别作出表一、表二所给数据确定物理量的图线．(2)在研究a 与m 的关系时，作了a 1m的图线，而没作am 的图线，那么作a 1m的图线有何优点？________________________________________________________________________.答案：(1)作出的两个图线如下图所示：(2)am 的图线是曲线，难以找出规律；a 1m的图线是直线，容易找出规律．。
2018年高考物理一轮复习 实验四 探究加速度与力、质量的关系教学案
实验四 探究加速度与力、质量的关系1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．1．实验原理(见实验原理图)(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系． (2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系． (3)作出a －F 图象和a －1m图象，确定其关系．2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．(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，使小车能匀速下滑． (4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码．②保持小车的质量m 不变，改变砝码和小盘的质量m ′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a . ④描点作图，作a －F 的图象．⑤保持砝码和小盘的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a －1m图象．【规律方法总结】 1．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)不重复平衡摩擦力． (3)实验条件：m ≫m ′.(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．2．误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：本实验用小盘和砝码的总重力m ′g 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力．(2)摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差．3．数据处理(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a 与F 成正比．(3)以a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m成反比．高频考点一 实验原理与实验操作例1．某实验小组利用下图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
人教版必修一实验：探究加速度与力质量的关系教案
人教版必修一实验：探究加速度与力质量的关系教案重/难点重点：1. 怎样测量物体的减速度。
2．怎样提供和测量物体所受的力。
难点：指点先生选器材，设计方案，停止实验，作出图象，得出结论。
重/难点剖析重点剖析：减速度的测量：由纸带依据公式Δx＝2aT，结合逐差法计算出小车的减速度。
在理想中，仅受一个力的状况简直是不存在的。
一个独自的力的作用效果与跟它大小、方向都相反的合力的作用效果是相反的，因此，在实验中我们只需测出物体所受的合力即可。
难点剖析：本节是探求规律的实验，就是让先生亲身体验探求进程。
在教员的引导下先生入手、动脑停止设计研讨，体会经过控制变量来研讨物理规律的重要方法，在研讨电阻、电容等实验中都会用到此法。
只要让先生在实践的设计和操作中才干使先生体会到物理学研讨的方法，到达掌握方法、提高才干的目的。
打破战略一、减速度与力的关系让先生阅读课本，明白以下两个方面内容：速度与力的关系。
2.实验数据的剖析：依据定性剖析判别结果：力越大，减速度越大，猜想a ∝F,n F。
〔1〕设计表格，如：(2)树立坐标系如图4-2-2：图4-2-2〔3〕描点〔4〕连线经过失掉的图线，剖析a与F的关系。
实验发现a-F图象是一条过原点的直线。
改动小车的质量重复下面步骤，看得出的图象有什么不同。
二、减速度与质量的关系让先生阅读课本，明白以下两个方面的内容：速度与质量的关系。
2. 实验数据的剖析：依据定性剖析判别结果：质量越大，减速度越小，猜想a∝1m ,1nm。
〔1〕设计表格，如：〔2〕树立坐标系如图4-2-3：a-1m 或a-1nm图4-2-3〔3〕描点〔4〕连线失掉图线剖析，剖析a与m的关系。
为了增强先生做实验的目的性，引导先生剖析以下内容：这个实验需求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，本实验要处置的主要效果是怎样测量减速度和怎样提供与测量物体遭到的力。
三、制定实验方案时的两个效果 图4-2-41．怎样测量〔或比拟〕物体的减速度，你能想到哪些方法？让先生思索后回答：用如下图4-2-4的装置：在一端有滑轮的长木板上，放一小车，经过细绳另一端的钩码拉小车。
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第13讲实验：探究加速度与力、质量的关系
【教学目标】
1.学会用控制变量法研究物理规律.
2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.
3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．
【教学过程】
【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．掌握利用图象处理数据的方法。
【实验原理】
探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量M不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系。
【实验器材】
打点计时器；纸带及复写纸；小车；一端附有定滑轮的长木板；小盘和砝码；细绳；低压交流电源；导线；天平；刻度尺。
【实验步骤】
1．用天平测量小盘的质量m
0和小车的质量M。
2．按图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)。
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板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态。
这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡。
4．把小车停在打点计时器处，并在小盘内放入适量的砝码，挂上小盘和砝码，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。
5．改变小盘内砝码的个数，重复步骤(4)，并多做几次。
6．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带。
7．改变小车上砝码的个数，重复步骤(6)。
【数据处理】
1．保持小车质量不变时，计算各次小盘和砝码的重力(作为小车的合力)及对应纸带的加速度填入表(一)中。
表(一)
表(二)中。
表(二)
示加速度a，横坐标表示作用力F，描点画a－F图象，如果图象是一条过原点的直线，便证明加速度与作用力成正比。
再记录各组对应的加速度a与小车和砝码总质量M，然后建
立直角坐标系，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示总质量的倒数1
M，描点画a－
1
M图象，
如果图象是一条过原点的直线，就证明了加速度与质量成反比。
【误差分析】
1．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力)，存在系统误差。
2．摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。
【注意事项】
1．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动。
2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力。
3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出。
只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力。
4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。
5．一先一后一按住：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达定滑轮前按住小车。
6．作图：作图时，两坐标轴的比例要适当，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称地分布在所作直线两侧。
【典型例题】“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F。
通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a 和所受拉力F的关系图象。
他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a -F图线，如图乙所示。
(1)图线________(选填“①”或“②”) 是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；
(2)在轨道水平时，小车运动的阻力F f＝________ N；
(3)图乙中，拉力F较大时，a -F图线明显弯曲，产生误差。
为避免此误差可采取的措施是________。
A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动
B．在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的
重力
D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验
【答案】(1)①(2)0.5(3)C
【解析】(1)在水平轨道上，由于受到摩擦力，拉力不为零时，加速度仍然为零，可知图线②是在轨道水平的情况下得到的。
当轨道的右侧抬高过高时，(平衡摩擦力过度)，拉力等于零时，会出现加速度，所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的。
(2)根据牛顿第二定律得F－F f＝ma，a＝F
m－F f
m，图线的斜率表示质量的倒数；因为F＝0.5 N
时，加速度为零，解得F f＝0.5 N。
(3)由于开始段a -F关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；
由实验原理mg＝Ma，得a＝mg
M＝
F
M，而实际上a′＝
mg
M＋m
，可见AB段明显偏离直线是由于
没有满足M≫m造成的。
所以更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验，可以减小弯曲的程度，而将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力可以避免出现这种情况，C正确。