2019秋人教版高中物理必修1教学课件：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(共
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第2节 实验：探究加速度与力、 质量的关系
学习目标
任务1：探究加速度与力、质量的关系时，利用了什么思想方法？ 任务2：实验中如何平衡摩擦力？ 任务3：实验中小车所受拉力等于小盘及砝码重力的条件是什么？ 任务4：实验中为什么描绘a-1/m图像而不是描绘a-m图像？
问题探究
一 实验原理
二 测定加速度的方法
同学使用了如图4-2-4所示的装置，木板放在水平桌面上，打点计时器打点频率为50
Hz。
（1）实验中得到如2.图542-2-5所示的一段纸带，每五个点为一计数点，测得xAB=7.65
cm，xBC=10.17 cm，实验测出小车的加速度大小为
m/s2 （结果保留两位小
数）。
C
（2）若直接按图所示装置进行实验，以沙和沙桶的总重力F为横坐标，通过纸带分析
四 实验方案与过程
►方案1 用打点计时器进行实验探究——控制变量法
实验步骤
数据
保持小车的 质量不变， 测量物体在 不同力的作 用下的加速 度
②按如图所示将实验器材安装好 (小车上不系绳)，平衡摩擦力
以a为纵坐标，以 根据得到的各组数 如图所示
如果a-F图线是一 以得出结论：质量 ④保持小车的质量不变，改变所挂重物的质量，重复步骤③，多做几次实 比 验
关？ 小车质量
。
题4［2019·甘肃天水一中期末］某学习小组在研究加速度与力、质量的关系时，采用如图甲所示的
装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合力，通过加减砝码来改变小车总质量M。
（1）实验中需要平衡摩擦力，小应托当盘取和下砝码
（选填“小车上的砝码” 或“小托盘
和砝码”），将长木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的
间的距离，算出每条纸带上加速度的值
五 五点注意
►平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘中重物的 质量，还是改变小车上所加砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 ►实验时要先接通电源后放开小车。
►实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质 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。 ►每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在 小车到达滑轮前应按住小车。 ►作图线时，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 对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑。
六 误差分析
甲 乙
八 用气垫导轨探究加速度与力、质量的关系
常考题型
题组一 伽利略的理想斜面实验
题1［2019•浙江温州市十校联合体期末］如图所示是“探究加速度与力、
质量的关系”实验装置。
B
（1）下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是
（选填字
母）。
A
B
C
C
（2）关于本实验，下列做法正确的是
m/s2（结果保留三位有效数字）。
（3）在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M远大于m的条乙件，结果得
到的图像应是图B中的
。
A
B
C
D
题组三 创新实验设计
题5［2019•黑龙江大庆实验中学期末］为了探究 加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学 分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用 M表示（乙图中M包括小车与力传感器，丙图中 M包括小车和与小车固连的滑轮），钩码总质量 用m表示。
距离为
cm。图戊是根据实验数据
数点至同一起点0的.9距33离），则加速度大小
位有效数字）。
（3）若乙、丙两位同学发现某次测量中
的两倍，通过计算得到小车加速度均为a
1所：用1小车总质量之比为
。
BC
题7 为了探究加速度与力的关系，使用如图4-2-11所示的气垫导轨装
置进行实验，其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当 滑块通过G1、G2光电门时，光束被挡住的时间Δt1、Δt2都可以被测量 并记录。滑块连同上面固定的挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，
点间距相等
。
（2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间
还有4个点未画出，所用交流电的频率为50 Hz，从纸带上测出x1=3.20 cm，x2=4.74甲cm，
x3=6.30 cm，x4=7.85 cm，x5=9.41 cm，x6=10.96 cm。小1车.5运5动的加速度大小为
Байду номын сангаас
。
A.在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源
B.在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力F的大小
C.在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出a-
1/M图像
BC B
题组二 数据处理与误差分析
题3［2019• 重庆市巴蜀中学期末］在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某
甲
乙
丙
丁
戊
1.20
（1）为便于测量合外力的大小，并得到
加速度与所受合外力成正B比C的结论，下列
A.三组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B.三组实验都需要平衡摩擦力
C.三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的
量M的条件
D.三组实验都需要满足所挂钩码的总质量
条件
（2）图丁是用图甲装置中打点计时器所
B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速
得到的加速度a为纵坐标，画出的a-F图像合理的是
。
图4-2-4 图4-2-5
A
B
C
D
（3）实验中，沙和沙桶的大总于重力
（选填“大于”“小于”或“等于”）绳子对小车的拉力
和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力，应让沙远和小沙桶于的总质量
（选填“远大于”
于”）小车的质量。
（4）若（2）中四个图像中的图线（包括B、C中的直线部分）的斜率都为k，k可能与什么有
公式法 推论法 比较法
三 小车运动时的受力分析
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(托盘和砝码)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拉力。
⑤保持重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总 保持物体所 质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况；断开电源取 受的力不变，下纸带并在纸带上标上号码 测量不同质 量的物体在 ⑥在小车上加放砝码，重复步骤⑤，多做几次实验 该力作用下 的加速度 ⑦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
学习目标
任务1：探究加速度与力、质量的关系时，利用了什么思想方法？ 任务2：实验中如何平衡摩擦力？ 任务3：实验中小车所受拉力等于小盘及砝码重力的条件是什么？ 任务4：实验中为什么描绘a-1/m图像而不是描绘a-m图像？
问题探究
一 实验原理
二 测定加速度的方法
同学使用了如图4-2-4所示的装置，木板放在水平桌面上，打点计时器打点频率为50
Hz。
（1）实验中得到如2.图542-2-5所示的一段纸带，每五个点为一计数点，测得xAB=7.65
cm，xBC=10.17 cm，实验测出小车的加速度大小为
m/s2 （结果保留两位小
数）。
C
（2）若直接按图所示装置进行实验，以沙和沙桶的总重力F为横坐标，通过纸带分析
四 实验方案与过程
►方案1 用打点计时器进行实验探究——控制变量法
实验步骤
数据
保持小车的 质量不变， 测量物体在 不同力的作 用下的加速 度
②按如图所示将实验器材安装好 (小车上不系绳)，平衡摩擦力
以a为纵坐标，以 根据得到的各组数 如图所示
如果a-F图线是一 以得出结论：质量 ④保持小车的质量不变，改变所挂重物的质量，重复步骤③，多做几次实 比 验
关？ 小车质量
。
题4［2019·甘肃天水一中期末］某学习小组在研究加速度与力、质量的关系时，采用如图甲所示的
装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合力，通过加减砝码来改变小车总质量M。
（1）实验中需要平衡摩擦力，小应托当盘取和下砝码
（选填“小车上的砝码” 或“小托盘
和砝码”），将长木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的
间的距离，算出每条纸带上加速度的值
五 五点注意
►平衡摩擦力时不要挂小盘，平衡摩擦力后，不管以后是改变小盘中重物的 质量，还是改变小车上所加砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。 ►实验时要先接通电源后放开小车。
►实验中必须满足小车和小车上所加砝码的总质量远大于重物和小盘的总质 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。 ►每次开始时小车应尽量靠近打点计时器(或尽量远离带滑轮的一端)，且在 小车到达滑轮前应按住小车。 ►作图线时，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 对称分布在所作直线两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑。
六 误差分析
甲 乙
八 用气垫导轨探究加速度与力、质量的关系
常考题型
题组一 伽利略的理想斜面实验
题1［2019•浙江温州市十校联合体期末］如图所示是“探究加速度与力、
质量的关系”实验装置。
B
（1）下图是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是
（选填字
母）。
A
B
C
C
（2）关于本实验，下列做法正确的是
m/s2（结果保留三位有效数字）。
（3）在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M远大于m的条乙件，结果得
到的图像应是图B中的
。
A
B
C
D
题组三 创新实验设计
题5［2019•黑龙江大庆实验中学期末］为了探究 加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学 分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用 M表示（乙图中M包括小车与力传感器，丙图中 M包括小车和与小车固连的滑轮），钩码总质量 用m表示。
距离为
cm。图戊是根据实验数据
数点至同一起点0的.9距33离），则加速度大小
位有效数字）。
（3）若乙、丙两位同学发现某次测量中
的两倍，通过计算得到小车加速度均为a
1所：用1小车总质量之比为
。
BC
题7 为了探究加速度与力的关系，使用如图4-2-11所示的气垫导轨装
置进行实验，其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当 滑块通过G1、G2光电门时，光束被挡住的时间Δt1、Δt2都可以被测量 并记录。滑块连同上面固定的挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，
点间距相等
。
（2）图乙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间
还有4个点未画出，所用交流电的频率为50 Hz，从纸带上测出x1=3.20 cm，x2=4.74甲cm，
x3=6.30 cm，x4=7.85 cm，x5=9.41 cm，x6=10.96 cm。小1车.5运5动的加速度大小为
Байду номын сангаас
。
A.在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源
B.在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力F的大小
C.在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出a-
1/M图像
BC B
题组二 数据处理与误差分析
题3［2019• 重庆市巴蜀中学期末］在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某
甲
乙
丙
丁
戊
1.20
（1）为便于测量合外力的大小，并得到
加速度与所受合外力成正B比C的结论，下列
A.三组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B.三组实验都需要平衡摩擦力
C.三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的
量M的条件
D.三组实验都需要满足所挂钩码的总质量
条件
（2）图丁是用图甲装置中打点计时器所
B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速
得到的加速度a为纵坐标，画出的a-F图像合理的是
。
图4-2-4 图4-2-5
A
B
C
D
（3）实验中，沙和沙桶的大总于重力
（选填“大于”“小于”或“等于”）绳子对小车的拉力
和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力，应让沙远和小沙桶于的总质量
（选填“远大于”
于”）小车的质量。
（4）若（2）中四个图像中的图线（包括B、C中的直线部分）的斜率都为k，k可能与什么有
公式法 推论法 比较法
三 小车运动时的受力分析
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(托盘和砝码)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拉力。
⑤保持重物的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总 保持物体所 质量M，接通电源，放开小车，用纸带记录小车的运动情况；断开电源取 受的力不变，下纸带并在纸带上标上号码 测量不同质 量的物体在 ⑥在小车上加放砝码，重复步骤⑤，多做几次实验 该力作用下 的加速度 ⑦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