高一物理人教版必修一課堂達(dá)標(biāo)4-2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

課堂素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用m表示,盤及盤中重物的總質(zhì)量用m0表示,小車的加速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出。(1)當(dāng)m與m0的大小關(guān)系滿足________時(shí),才可以認(rèn)為繩對小車的拉力大小等于盤及盤中重物的重力。

(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤及盤中重物的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測出相應(yīng)的加速度,采用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系,應(yīng)該作a與________的圖像。

(3)如圖(a)為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的aF圖線,說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是____________________________________________________________。

(4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫出了各自得到的aF圖線如圖(b)所示,兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同?____________。

【解析】從實(shí)驗(yàn)原理入手,對照本實(shí)驗(yàn)的操作要求,弄清各圖像的物理意義,討論實(shí)驗(yàn)中處理數(shù)據(jù)的方法。(1)當(dāng)m?m0時(shí),才可以認(rèn)為繩對小車的拉力約等于盤及盤中重物的總重力。(2)因由實(shí)驗(yàn)畫的am圖線是一條曲線,難以判定它所對應(yīng)的函數(shù)式,從而難以確定a與m的定量關(guān)系,所以在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)作aQUOTE圖像而不是am圖像來分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)圖(a)為甲同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的aF圖線,圖線沒有過原點(diǎn),而是與F軸交于一點(diǎn),說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。(4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫出了各自得到的aF圖線,兩圖線的斜率不同,說明兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的小車及車中砝碼的質(zhì)量不同。答案:(1)m?m0(2)QUOTE(3)沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(4)小車及車中砝碼的質(zhì)量不同2.甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室,各取一套如圖1所示的裝置放在水平桌面上,小車上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖2中甲、乙兩條直線,設(shè)甲、乙用的小車質(zhì)量分別為m甲、m乙,甲、乙用的小車與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙,由圖可知,m甲________m乙,μ甲________μ乙。(均選填“大于”“小于”或“等于”)

【解析】實(shí)驗(yàn)中如果沒有平衡摩擦力,對小車進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律Fμmg=ma,得a=QUOTEFμg,即aF圖像中,斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)QUOTE,a軸上的截距的絕對值表示μg,結(jié)合圖可得m甲<m乙,μ甲>μ乙。答案:小于大于3.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:(1)若采用如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置與方案,通過黑板擦控制兩小車的起動與停止,將測量兩車的加速度轉(zhuǎn)換為測量兩車的位移。實(shí)驗(yàn)中不需要測量的物理量是__________(填字母代號)。

A.小車運(yùn)動的時(shí)間B.小車通過的位移C.盤和盤中重物的總質(zhì)量D.車和車上重物的總質(zhì)量(2)在用DIS“研究小車加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí),所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖丙所示,重物通過細(xì)線跨過滑輪拉相同質(zhì)量小車,用位移傳感器測定位移,用力傳感器測得拉力F,改變重物的重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次,記錄多組數(shù)據(jù),并畫出aF圖像。①該實(shí)驗(yàn)中,__________(選填“需要”或“不需要”)滿足“小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量”的條件。

②符合該實(shí)驗(yàn)方案得出的實(shí)驗(yàn)圖像應(yīng)是圖丁中的__________(填字母代號)。

【解析】(1)兩小車同時(shí)起動與停止,運(yùn)動時(shí)間相同,由x=QUOTEat2可知,加速度的測量可以轉(zhuǎn)化為位移的測量,則不需要測量小車運(yùn)動的時(shí)間;盤和盤中重物的總質(zhì)量、車和車上重物的總質(zhì)量在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)都要用到,故選A。(2)小車受到的拉力由力傳感器測得,不再用重