第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案

1、第二節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案編者：程文清 羅杰【課前預(yù)習(xí)】一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理:三、實(shí)驗(yàn)器材:四、實(shí)驗(yàn)步驟: 五、注意事項(xiàng)【預(yù)習(xí)檢測】1. 在利用打點(diǎn)計時器探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是()A平衡摩擦力時，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C實(shí)驗(yàn)時，先放開小車，后接通電源D“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對探究過程也不會產(chǎn)生影響2. 在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時，計算出各紙帶的加速度后，將測得的 加速度a和力F的有關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表1中將測得的反映加速度a和質(zhì)量m的數(shù)據(jù)列在a/(m

2、·s2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00 表2中表1表2a/(m·s2)2.042.663.233.98/kg10.500.670.801.00(1)根據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，分別畫出aF圖象和a1/m的圖象(2)從圖象可以判定：當(dāng)m一定時，a與F的關(guān)系為_；當(dāng)F一定時，a與m的關(guān) 系為_ 3. 某實(shí)驗(yàn)小組的幾名同學(xué)在探究加速度與物體的質(zhì)量以及外力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物體的質(zhì) 量一定時，分別根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了不同的實(shí)驗(yàn)圖象，如圖423所示，下列說法中 分析正確的是()圖423A形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大B形成圖乙的原因是平衡摩擦力時

3、長木板傾角過小C形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大D形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小 4.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說法中正確的是() A“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是想法讓小車受到的摩擦力為零 B“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車所受的重力在沿斜面方向的分力與所受到的摩擦阻 力相平衡 C“平衡摩擦力”的目的就是要使小車所受的合力等于所掛砝碼通過細(xì)繩對小車施加的 拉力 D“平衡摩擦力”是否成功，可由小車拖動后由打點(diǎn)計時器打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是 否均勻而確定5在用實(shí)驗(yàn)探究加速度和力的關(guān)系時，下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的思路和數(shù)據(jù)分析，正確的是() A實(shí)驗(yàn)的基本思想是：

4、保持物體的質(zhì)量不變，測量物體在不同力作用下的加速度，分析 加速度與力的關(guān)系 B實(shí)驗(yàn)的基本思想是：保持物體所受力相同，測量質(zhì)量不同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 C在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些 點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比 D在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時，以a為縱坐標(biāo)，m為橫坐標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些 點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與m成正比6.如圖424所示，在研究牛頓第二定律的演示實(shí)驗(yàn)中， 若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所 放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時 間兩車的位移分別

5、為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍 內(nèi)，有() 圖424A當(dāng)m1m2、F12F2時，x12x2 B當(dāng)m1m2、F12F2時，x22x1C當(dāng)F1F2、m12m2時，x12x2 D當(dāng)F1F2、m12m2時，x22x1 7.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于小車所受的合力，下列敘述中正確的 是()A小車所受合力就是所掛吊盤和砝碼的重力B小車所受合力的大小等于吊盤和砝碼通過細(xì)繩對小車所施加的拉力C只有平衡摩擦力后，小車所受合力才等于細(xì)繩對小車的拉力D只有平衡摩擦力后，且小車的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于吊盤與砝碼的總質(zhì)量時，小車所受合力 可以認(rèn)為等于吊盤和砝碼的重力8.經(jīng)過對加速度與物體的質(zhì)量和合外力的關(guān)

6、系的探究學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道物體的加速度a與物 體受的力F及物體的質(zhì)量m滿足的關(guān)系式aF，a1/m.如果在光滑的水平面上有一質(zhì) 量為m的物體受到水平力F作用，從靜止開始在t時間內(nèi)移動了x距離,今要使距離變?yōu)?4x可采用以下哪一種方法() A將水平恒力增為4F B將物體質(zhì)量減為原來的一半 C將作用時間增為2t D將作用時間增為4t9.在探究a與F、M關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，得到了如下一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：F/N0.1960.2940.3920.4900.588a/(m·s2)0.250.380.901.201.53(1)在圖425所示的坐標(biāo)中，畫出aF圖線(2)從圖中可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作中的問題是什么？ 圖425

7、【隨堂訓(xùn)練】1. 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是()A平衡摩擦力時，托盤應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，但托盤內(nèi)不能裝砝碼B實(shí)驗(yàn)中無需始終保持小車和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于托盤和砝碼的質(zhì)量C實(shí)驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng) 的點(diǎn)在一條直線上時，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D平衡摩擦力時，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動過程中紙帶也要受阻力2. 在“探究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中，為了探究滑塊質(zhì)量m0不變時，加速度與外力F的定 量關(guān)系，砝碼質(zhì)量m和滑塊質(zhì)量m0分別選取下列四組值： Am0500 g，m分別為50 g,70 g,100 g,1

8、25 g Bm0500 g，m分別為20 g,30 g,40 g,50 g Cm0200 g，m分別為50 g,75 g,100 g,125 g Dm0200 g，m分別為30 g,40 g,50 g,60 g 若其他操作都正確，那么在選用_組值測量 時所畫出的aF圖線較準(zhǔn)確 圖4213. 用如圖421所示的裝置研究在作用力F一定時，小車的加速度a與小車質(zhì)量m的關(guān)系， 某位同學(xué)設(shè)計的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量；B按 圖裝好實(shí)驗(yàn)器材；C把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶；D將電磁打點(diǎn)計時器接 在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列

9、點(diǎn)，并在 紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量；E保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并 記錄每次增加后的m值，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)；F分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值；G 作am關(guān)系圖象，并由圖象確定am關(guān)系 (1)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是_，該步驟應(yīng)排在_步實(shí)驗(yàn)之后 (2)在上述步驟中，有錯誤的是_，應(yīng)把_改為_ (3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀，應(yīng)把_改為_4.某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，如圖422 所示，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖(交流電的頻率為50 Hz)圖422 (1)圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為_m/s2(保留 兩位有效數(shù)

10、字) (2)保持砂和砂桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對應(yīng)的 1/m，數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678小車加速度a/(m·s2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60請?jiān)谌鐖D423所示的方格坐標(biāo)紙中畫出a1/m圖線，并依據(jù)圖線求出小車加速度a與質(zhì)量倒數(shù)1/m之間的關(guān)系式是_(3)保持小車質(zhì)量不變，改變砂和砂桶質(zhì)量，該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a隨合力F的變化圖線，如圖424所示

11、該圖線不通過原點(diǎn)，請你分析其主要原因是_圖423 圖424【課后練習(xí)】1.在本實(shí)驗(yàn)中，下列做法和理由正確的是() A實(shí)驗(yàn)中所用電源為低壓直流電源 B可以將裝有砂子的小桶用鉤碼代替，這樣會使實(shí)驗(yàn)更加方便 C實(shí)驗(yàn)結(jié)果不用aM圖象，而且a1/M圖象，是為了便于根據(jù)圖象直觀地作出判斷 D小車運(yùn)動的加速度可用天平測出小桶和砂的質(zhì)量(M和m)以及小車質(zhì)量M后直接用 公式a(Mm)g/M求出(Mm)M2 兩個相同的小車并排放在光滑水平桌面上，小車前端系上細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪 各掛一個小盤，盤里分別放有不同質(zhì)量的砝碼(圖425(a)小車所受的水平拉力F 的大小可以認(rèn)為等于砝碼(包括砝碼盤)所受的重力大小

12、小車后端也系有細(xì)線，用一只 夾子夾住兩根細(xì)線(圖(b)，控制兩輛小車同時開始運(yùn)動和結(jié)束運(yùn)動由于兩個小車初速 度都是零，運(yùn)動時間又相同，xat2/2，即xa，只要測出兩小車位移x之比就等于測 出它們的加速度a之比實(shí)驗(yàn)結(jié)果是： 當(dāng)小車質(zhì)量相同時，_； 當(dāng)拉力F相等時，_.實(shí)驗(yàn)中用砝碼(包括砝碼盤)所受的重力Gmg的大小作為小車所受拉力F的大小，這樣做會引起實(shí)驗(yàn)誤差，為了減小這個誤差，G與小車所受重力Mg之間需要滿足的關(guān)系是：_.圖425 圖426 3用如圖426所示裝置，探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的活動中： (1)某同學(xué)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，將實(shí)驗(yàn)器材組裝如圖所示請你指出該裝置中錯誤 或不妥之處：_. (2)改正實(shí)驗(yàn)裝置后，該同學(xué)順利地完成 了實(shí)驗(yàn)圖427是他在實(shí)驗(yàn)中得 到的一條紙帶，圖中相鄰兩計數(shù)點(diǎn)之 間的時間間隔為0.1 s，由圖中的數(shù) 據(jù)可算得小車的加速度a為_m/s2. 4同學(xué)們在做探究加速度與物體質(zhì)量和合外力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時： 圖427(1)甲同學(xué)為了使小車受到的合外力等于小桶和砂的總重量，他采用如下兩個措施：平衡摩擦力：將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊，反復(fù)移動木塊的位置，直到小車在小桶的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動；調(diào)整砂的多少，使砂和桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M.請問：以上哪一個措施中有重大錯誤？(2) 乙同學(xué)在實(shí)