模式3物理必修1人教版精品预习案和导学案物理4.2实验探究加速度与力质量的的关系精品学案.doc

第2节　实验：探究加速度与力、质量的关系 小汽车从静止加速到100 km/h只需十几秒的时间，满载的货车从静止加速到100 km/h，用时较长，赛车安装了强大发动机，质量与一般小汽车相仿，可以在四、五秒的时间内从静止加速到100 km/h. 从上面的例子我们可以看出：物体的质量越小，速度改变得越快，产生的加速度越大；牵引力越大，速度改变得越快，产生的加速度越大．于是我们猜想，物体所获得的加速度可能与外力有关，还可能与物体本身的质量有关．据此，我们可以提出这样的假设：物体所获得的加速度，由它的质量和它所受的合力共同决定．这个假设是否正确，我们可以设计一些实验来检验． 　　一、实验目的 1．学会用控制变量法研究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．掌握利用图象处理数据的方法． 二、实验原理 采用控制变量法： 1．保持物体质量m不变，探究加速度a与力F的关系． 2．保持物体所受的力相同，探究加速度a与质量m的关系． 三、实验器材 一端附有定滑轮的长木板；小车；带小钩的细绳；沙子和小桶；打点计时器；纸带及复写纸片；刻度尺；低压交流电源、导线；砝码；天平(带有一套砝码) 四、实验步骤 1．用天平测出小车和小桶的质量M和m桶，把数值记录下来． 2．按图4－2－1所示把实验器材安装好，只是不把悬挂小桶的细绳系在小车上(即不给小车加牵引力)． 图4－2－1 3．平衡摩擦力． 4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小桶，先接通电源 再放开小车，取下纸带，在打点纸带上标上纸带号码． 5．保持小车的质量不变，在小桶内放入质量为m′的沙，重复步骤4，在小桶内放入质量为m″、m、……的沙，再重复4，m′、m″、m、……的数值都要记录在纸带上(或表格内)． 6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，按“测定匀变速直线运动的加速度”实验中的方法算出每条纸带的加速度a. 7．用纵坐标表示加速度，横坐标表示力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点．若这些点在一条直线上，便证明了加速度与作用力成正比，即＝或a∝F. 8．保持沙和小桶的质量不变，在小车上依次加砝码(也需做好记录)，重复上述步骤4和步骤6.用纵坐标表示加速度，横坐标表示小车及砝码总质量的倒数，在坐标平面上根据实验结果画出相应的点．如果这些点是在一条直线上，就证明加速度与质量成反比，即＝或a∝. 五、注意事项 1．平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力． 2．实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量．只有如此，砝码和小盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等． 3．作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧．离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑． 4．小车应靠近打点计时器且先接通电源再放手.　一、实验操作 例1 在利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下做法正确的是(　　) A．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上 B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，后接通电源 D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响 解析　平衡摩擦力不应挂重物，A错；实验时，应先接通电源后，再放开小车，C错；如果重物的质量不能远小于小车的质量，重物的重力就不能近似看成细绳对小车的拉力，产生的误差就很大，D错． 答案　B (1)打点计时器的规范操作要求 实验时，应先接通电源，待打点计时器工作稳定后再放开小车．如果先放开小车，就不能保证打出合格的纸带． (2)提供恒定合外力的条件 实验要求重物的质量远小于小车的质量，因为只有这样，重物的重力才近似等于细绳对小车的拉力. 二、数据处理 例2 在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的加速度a和力F的有关数据记录在表1中．将测得的反映加速度a和质量m的数据列在表2中． 表1 a/(m·s－2) 1.98 4.06 5.95 8.12 F/N 1.00 2.00 3.00 4.00 表2 a/(m·s－2) 2.04 2.66 3.23 3.98 /kg－1 0.50 0.67 0.80 1.00 (1)根据表中所列数据，分别画出a－F图象和a－的图象． (2)从图象可以判定：当m一定时，a与F的关系为________；当F一定时，a与m的关系为________． 解析　建立坐标系，确定标度，描点画出a－F图象和a－图象分别如下图甲、乙所示． 作图象时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉. 三、误差分析 例3 某实验小组的几名同学在探究加速