2015-2016学年高一人教版物理必修一导学案：第4章2实验：探究加速度与力、质量的关系

第四章2实验探究加速度与力、质量的关系
一、课前自主学习
1．物体的加速度与_________和________两个因素有关。

⑴如果物体的加速度为零，物体的速度（运动状态）不会发生变化。

物体的速度（运动状态）在发生变化，说明物体的加速度不为零。

物体只有受到力的作用，速度（运动状态）才可能发生变化，所以可以说“力是改变物体运动状态的原因”，也可以说“力是产生加速度的原因”。

在质量相同的情况下，合力越大，物体的加速度______。

⑵在合外力相同的情况下，物体的质量（惯性）越大，运动状态改变越______（慢、快），即加速度越_____（大、小）。

2．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做_____________法。

即：首先保持物体所受的外力不变，研究_________与_____的关系；然后保持物体的质量不变，研究__________和________的关系；最后经过总结推理，得出加速度与力、质量的关系。

3．实验装置如图所示，我们可以近似
地认为小车受到的拉力等于盘和重物的总
重量，可以通过增减小盘中的重物可以改变
____________。

通过在小车内增减重物以以
改变小车的__________。

4．怎样消除打点计时器对小车的阻力
及其他阻力？
平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上吗？_______________________。

每一次改变了改变了小车的质量后，需要重新平衡摩擦力吗？
5．为什么只能近似地认为小车受到的拉力等于盘和重物的总重量？（此问题可以待以后再解释）高盘和重物的质量为m，小车的质量为M，在本实验中m和M之间应满足什么关系？
6．怎样通过纸带求出小车的加速度？
7．如何直观地判断a与F的关系？如何检验a与m是否成反比？
8．当物体做初速度为零的匀加速直线运动时，为什么可以用位移x1∶x2之比代替加速度a1∶a2之比？
二、第一种方案（图象法）
㈠实验步骤：
1．安装实验装置。

2．平衡摩擦。

调整轨道的倾角，轻推小车，使小车在不受牵引时能拖着纸沿沿木板匀速运动。

3．在小车质量不变的情况下，探究加速度与力的关系。

⑴用天平测出小盘和重物的质量m，计算出拉力F=mg，将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上。

将小车靠近打点计时器，先接电源再释放小车，打出纸带，计算出加速度a。

将F和a记录在表1中。

⑵逐次增加小盘中的重物的质量，重复第⑶步。

⑶以F为横坐标，a为纵坐标，作出a—F图象，判断a与F的关系。

4．在小车所受拉力不变的情况下，探究加速度与质量的关系。

⑴测出小车的测质量，保证小车所受的拉力不变，在小车上放置不同数量的重物，改变小车的质量，测出小车不同质量对应的加速度。

将小车的质量M和加速度a记录在表2中。

在表格中计算出M的倒数，记录在表中。

⑵以1/M为横坐标，以a为纵坐标，作出a—1/M图象，判断a与M的关系。

5．综合上述两个实验结论，总结出实验结论。

㈡数据记录：
表1：表2
：㈢数据处理：
由上述实验得到的结论：_________________________________________________________________。

三、第二种方案（对比分析法）（见课本P73参考案例一）
1．研究加速度与力的关系：
⑴取两个质量相同的小车放在长木板上，小车的前端各系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘。

（图见课本4.2-5）
⑵盘中放有数目不等的砝码，使两小车自静止开始在不同拉力作用下匀加速运动，小车所受拉力F 的大小可以认为等于砝码和盘所受重力的大小（保证小车质量比砝码和盘质量大的多），小车后端系上细绳，用一只夹子夹住，以同时控制两小车。

⑶使两车同时运动，同时停止，分别测出两小车的位移x 1和x 2，所受的拉力F 1和F 2。

⑷判断x 1∶x 2与F 1∶F 2是否相等。

改变F 重做几次。

2．研究加速度与质量的关系：
⑴在两个盘子里放上相同数目的砝码，使两小车所受的拉力相等．而在一个小车的上面加放砝码以增加其质量．
⑵使两车同时运动，同时停止，分别测出两小车的位移x 1和x 2，两小车的质量m 1和m 2。

⑶判断x 1∶x 2与m 2∶m 1是否相等。

改变m 重做几次。

3．数据记录：
表1：表2：
四、问题讨论
1．图象出现①的情况是什么原因？
2．图象出现②的情况是什么原因？
3．图象出现③的情况是什么原因？实验次数
F a 1
2
3
4
5实验次数M 1/M a
12345实验次数F 1∶F 2x 1∶x 21
2
3
4
5
实验次数m 2∶m 1x 1∶x 212345。