海南省海口市第十四中学高中物理 第四章 实验.探究加速度与力、质量的关系学案 新人教版必修1

海南省海口市第十四中学高中物理必修一学案第四章 2 实验.
探究加速度与力、质量的关系doc
二、课前思考问题
1.探究实验中提到的力，其内涵是合力还是分力？
2.如果一个静止的物体受到不为零的合外力会怎样运动？
3.物体运动状态的改变是什么原因？质量对物体的运动状态的改变有影响吗？
观察我们身边的运动状态变化：
1.对同一辆车，启动时从不同档启动快慢为什么不一样？
2.动力车正常行驶比小汽车要快，但启动过程为什么比小汽车慢得多呢？
3.在书本上撒一些碎纸片，先轻轻吹，再用力吹，观察到什么现象？
4.在书本上撒一些碎纸片和一些小石子，用力吹，观察到什么现象？
讨论：加速度与哪些因素有关？
由此提出猜想：
三、实验探究：加速度与力、质量的关系。

（一）设计实验
实验方案一：
【实验原理】
用控制变量法探究加速度与力、质量三者的关系。

1.加速度与力的关系：保持物体的质量m不变，测量物体在不同力F的作用下的加速度a，分析a与F的关系。

2.加速度与质量的关系：保持物体所受的力F不变，测量不同质量m的物体在恒力F作用下的加速度a，分析a与m的关系。

【实验器材】
小车、打点计时器、纸带、一端带滑轮的长木板、细线、砝码（钩码）、小盘、刻度尺、天平
【实验装置图】
（二）实验思考
1.小车质量的测量用 .
2.打点计时器的用途是：
3.绳拉小车的力是不是小车受到的合外力？
4.绳子的拉力等于砝码的重量吗？为什么？
5.什么情况下砝码重力可以近似等于绳子拉力即小车所受的合外力？
6.如何来平衡摩擦力？
（三）实验过程
1．【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)按图将实验器材安装好(小车上不系绳)。

(3)平衡摩擦力,在长木板无定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质量M0,计算出重物的重力M0g。

(5)保持小车的质量不变,改变所挂重物的质量,从而改变拉力,重复步骤(4),多做几次实验,并记录好相应重物的质量,进而计算出重物的重力M1g、M2g…
(6)保持小车所受合外力不变,在小车上加放砝码,并测出小车与所放砝码的总质量m1,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并测出每次实验小车与所放砝码的总质量m2、m3…
(8)在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点之间的距离，算出每条纸带上加速度的值。

结合步骤(5)填写表一
表一：物体的质量一定,加速度与受力的关系
实验序号加速度a /m·s-2小车受力F/N 1
2
3
4
结合步骤(7)填写表二
表二：物体受到的合外力一定，加速度与质量的关系
实验序号加速度a /m·s-2小车与砝码
总质量m/kg
小车与砝码总质量的倒数
1/m/kg-1
1
2
3
4
2. 【数据处理】
(1)物体的质量一定，分析加速度与力的关系。

以a为纵坐标，以F为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点，利用图象找规律，如图所示。

如果a-F图线是一条过原点的直线，则可以得出结论：质量不变时，加速度与力成正比。

(2)物体的受力一定，分析加速度和质量的关系。

在相同力的作用下，质量m越大，加速度a越小。

这可能是“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至更复杂的关系。

从最简单的情况入手，检验“a与m成反比”。

在数据处理上要用到下面的技巧，“a与m成反比”实际上就是“a与1/m成正比”。

如果以a为纵坐标，1/m为横坐标建立坐标系，根据a- 1/m图线是否是过原点的直线就能判断加速度是否与质量成反比。

【注意事项】
1.一定要做好平衡摩擦力的工作,也就是调出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力.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.作图象时,要使尽可能多的点分布在所作直线上,直线外的点应尽可能对称分布在所作直线两侧.
6.作图时两轴标度比例要选择适当,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.
3．探究实验结论：
物体的加速度和物体所受到的合外力有什么关系？和自身的质量有什么关系？
四、课后练习
1.小车运动过程中要受到木板给它的摩擦力，怎样平衡这个摩擦力？又怎样去验证摩擦力被完全平衡了？在探究加速度与力、质量的关系的实验中平衡了摩擦力后，改变重物的质量，或者是改变小车的质量，是否还需要重新平衡摩擦力呢?
2.试分析a-F图象中产生图线①、②的原因。