河南省確山縣第二高級中學(xué)高中物理 4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系教學(xué)案（無答案）新人教版必修1.doc

4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 為了探究一個(gè)量與幾個(gè)量之間的關(guān)系，我們常采用控制變量法例如，可先讓m不變，找出a與f之間的關(guān)系；再讓f不變，找出a與m之間的關(guān)系；然后再分析a、f、m之間的關(guān)系 學(xué)點(diǎn)1 加速度與力的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)基本思路：保持物體的質(zhì)量m不變，測量物體在不同的力f的作用下的加速度a，分析加速度a與力f之間的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：設(shè)計(jì)一個(gè)表格，把同一物體在不同力的作用下的加速度填在表格中為了更直觀地判斷加速度a與力f的數(shù)量關(guān)系，我們以a為縱坐標(biāo)、以f為橫坐標(biāo)，根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與f成正比，如果不是這樣，則需進(jìn)一步分析設(shè)計(jì)表格及坐標(biāo)系可參考下面情況 物體質(zhì)量m一定，加速度a與受力f的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456加速度a（ms2）受力f（n） 由以上數(shù)據(jù)作出af的關(guān)系圖象 若在坐標(biāo)系中所描出的點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，則a與f成正比 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)_不變時(shí)，a與f的關(guān)系是_ 例1 某同學(xué)測得一物體m一定時(shí)，a與f的關(guān)系的有關(guān)數(shù)據(jù)資料在下表中a（ms2）1.984.065.958.12f（n）2.004.006.008.00 （1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，畫出af圖象 （2）從圖象可以判定；當(dāng)m一定時(shí)，a與f的關(guān)系為：_ 解析 若a與f成正比，則圖象是一條過原點(diǎn)的直線同時(shí)因?qū)嶒?yàn)中不可避免地出現(xiàn)誤差，則在誤差范圍內(nèi)圖線是一條過原點(diǎn)的直線即可連線時(shí)應(yīng)使直線過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)大致對稱分在直線兩側(cè)，離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)視為錯誤數(shù)據(jù)，不予考慮 答案 （1）af圖象如圖422所示 （2）由圖象可知af成正比關(guān)系 學(xué)后反思 只有在質(zhì)量m一定時(shí)，加速度a才與力f成正比 問題研討 在af圖象中，圖線的斜率的物理含義是什么？斜率大，說明了什么？ _學(xué)點(diǎn)2 加速度與質(zhì)量的關(guān)系 基本思路：保持物體所受的力相同，測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：與_不變時(shí)，a與f的關(guān)系是_ 特別提醒 物理數(shù)據(jù)分析應(yīng)注意直觀性本實(shí)驗(yàn)用圖象處理測量數(shù)據(jù)，可直觀地看出兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，并且有效減小了實(shí)驗(yàn)誤差，并能排除錯誤數(shù)據(jù) 學(xué)點(diǎn)3 制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的兩個(gè)問題 問題展示 這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量有三個(gè)：物體的加速度a、物體所受的力f、物體的質(zhì)量m質(zhì)量m可以用天平測量，并不困難，本實(shí)驗(yàn)要解決的主要問題是怎樣測量加速度a和怎樣測量與提供物體所受的力 （1）怎樣測量（或比較）加速度a 在本實(shí)驗(yàn)中可以讓物體做初速為0的勻加速直線運(yùn)動，用刻度尺測量出位移，用秒表測量出時(shí)間，然后由a2xt2求出a也可在運(yùn)動物體上安裝一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度a 本實(shí)驗(yàn)也可以不測出加速度a的具體數(shù)值，因?yàn)槲覀兲骄康氖羌铀俣萢與其他量之間的比例關(guān)系因此，測量不同情況下（即不同受力、不同質(zhì)量時(shí)）物體加速度的比值，就可以了 由于a2xt2，若測出兩個(gè)初速度為0的勻加速運(yùn)動在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生位移x1、x2，位移之比就是加速度之比，即 （2）怎樣提供和測量物體所受的恒力 實(shí)驗(yàn)中物體所受力f的含義是物體所受的合外力如何提供給運(yùn)動物體一個(gè)恒定的合力？如何測出這個(gè)合力？方法很多，下面案例可供選用 如圖425所示，取兩個(gè)質(zhì)量相同的小車放在光滑水平面上，小車的前端各系上細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中放有數(shù)目不等的砝碼，使兩小車自靜止開始在不同的拉力作用下勻加速運(yùn)動，小車所受拉力f的大小可以認(rèn)為等于砝碼和盤所受重力的大?。ūＷC小車的質(zhì)量比砝碼和盤的質(zhì)量大得多），小車后端系上細(xì)繩，用一只夾子夾住，以同時(shí)控制兩小車，使兩車同時(shí)運(yùn)動，同時(shí)停止，分別測出兩小車的位移x和受力f的大小，據(jù)x知道，在時(shí)間t相同的前提下，xa，通過實(shí)驗(yàn)分析得出其位移比就等于其加速度之比，從而可得出質(zhì)量一定時(shí)加速度與所受力之間的關(guān)系 而在小車中增減砝碼而砝碼盤中的砝碼保持不變，則可實(shí)現(xiàn)拉力f恒定時(shí)研究加速度a與質(zhì)量m間的關(guān)系 問題研討 上述案例中，為什么要保證小車的質(zhì)量比砝碼和盤的質(zhì)量大得多？ _ 問題研討 如圖426所示，放在不光滑水平面上的物體，拉力是物體所受的合力嗎？若物體放在傾角為的斜面上，恰能勻速下滑，此時(shí)再加一個(gè)沿斜面向下的拉力f，如圖427所示，此時(shí)物體受到的合力為f嗎？ 學(xué)點(diǎn)4 怎樣由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論 （1）根據(jù)已有知識經(jīng)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)，提出猜想：af，a， （2）分別以a為縱坐標(biāo)、f為橫坐標(biāo)，和以a為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)作出af、a圖象，都應(yīng)該是一條過原點(diǎn)的直線但實(shí)際情況往往是：描出的點(diǎn)有些離散，并不是嚴(yán)格地位于某條直線上；用來擬合這些點(diǎn)的直線并非準(zhǔn)確過原點(diǎn) （3）若多次實(shí)驗(yàn)，圖象中的點(diǎn)都十分靠近某條直線，而這些直線又十分接近原點(diǎn)則實(shí)際規(guī)律很可能是正確的 （4）只有根據(jù)這些結(jié)論推導(dǎo)出的新結(jié)果均與事實(shí)一致時(shí)，才能成為定律 例3 用一個(gè)水平的恒力拉放在水平面上靜止的兩輛小車，（不計(jì)小車受到的阻力）在相同的時(shí)間內(nèi)，第一輛小車通過的位移大于第二輛小車通過的位移，請比較兩輛小車的質(zhì)量的大小關(guān)系 解析 小車由靜止開始，由x知在相同時(shí)