黑龙江省孙吴县第一中学高中物理必修一4.2实验：探究加速度与力、质量的关系导学案

【课程学习目标】

1.认识影响加速度的因素——力和质量

2.通过实验测量加速度、力和质量；会做出加速度与力、加速度与质量的关系图象。

3.能根据图象得出加速度和力、质量的关系

4.知道平衡摩擦力的方法和判断摩擦力是否得到平衡的方法。

【重点及难点】

对于实验条件：车质量（包括车内砝码）M远大于盘和砝码的总质量m的理解

【课堂导学】

1、物体运动状态的变化指的是 的变化，也就是物体产生了 ；

是迫使“物体运动状态变化”的原因，也就是物体产生 的原因；

是抵抗“物体运动状态变化”的本领； 是描述“物体运动状态变化”快慢。

（选填：“速度v”、“ 质量m”、“外力F”“、加速度a”）。

2、为了研究加速度、物体质量和受力之间关系，可以采用 法：

即先控制 ，研究 ；再控制 ，研究 。

本实验需要测量的物理量有加速度、力与质量，其中质量可用 测量。

①怎样测量（或比较）加速度？

课本P73参考案例一是如何比较加速度呢？为什么可用两车的位移之比表示它们的加速度之比？

课本P73参考案例二是如何测量加速度呢？

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②怎样测量力？

在参考案例二 (如图所示)，如何给小车提供恒定的外力？

③为什么图中木板要倾斜？木板要倾斜到什么程度？如果在气垫导轨上做参考案例二实验需要将气垫导轨倾斜吗？

④本实验对小车前端的细线有什么要求？

提示：本实验方案中，在平衡好摩擦的前提下，还要满足小车质量（包括车内砝码）M远大于盘和砝码的总质量m时，可以认为小车运动过程中所受外力等于盘和砝码的总重力。

⑤怎样处理参考案例二得到的数据？

word/media/image4.gif在研究加速度与质量的关系时，为什么要用d5a96d3abc4e087d9edb48905e3b630f.png为横坐标，加速度a为纵坐标，描绘a—d5a96d3abc4e087d9edb48905e3b630f.png图象，而不是描绘a—m图象？

例1、某同学做“探究加速度、力和质量的关系”实验，如图所示为他正要释放小车时的情形，对此另一位同学提出来实验应改进以下几点，中正确的是（ ）

A、应把长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦阻力

B、应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行

C、应将打点计时器接在直流电源上

D、应将小车远离打点计时器

例2：下面是“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤：①用天平测出小车质量M和小盘质量m②安装好打点计时器，在小车上安装好纸带③调整长木板的倾斜程度④在小盘中加入适量的砝码m1⑤保持小车质量一定，探究加速度与力的关系⑥保持小车所受拉力一定，探究加速度与质量的关系

（1）步骤③的目的是

（2）步骤④中，要求小盘和砝码总质量（m+m1） 小车质量M

（3）步骤⑤、⑥，表明该实验采用的科学方法是

例3．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．

(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)

(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：

请根据实验数据在上图中作出a－F的关系图象．

(3)根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点，请说明主要原因．

参考答案：

【课堂导学】

1.速度；外力F；质量m；加速度a

2.控制变量；质量 加速度 外力；外力 加速度 质量；天平

3. 通过相同时间内发生位移来比较加速度；

在本探究实验中，两车均做初速度为0的匀加速直线运动。由匀加速直线运动位移公式  19140e70a13af2e837f7856dc55dce03.png，

式中v0=0，且两车的运动时间t相等，故有a ∝ x，即

62bbef828697f2e265ba0d4f15609d6a.png，可用两车的位移之比表示加速度之比。

①运用打点计时器在与运动物体连接的纸带上打点，由纸带上打出的点来测量加速度的方法。

②如图将小盘和砝码用细线与小车连接，并将细线跨过定滑轮，通过小盘和砝码的总重力为小车提供恒定的外力

③小车还受到木板对它的摩擦力；将水平板的一端垫高成为倾角不大的斜面，轻轻推动小车（未挂小盘），使小车带着纸带能在板上匀速运动；根据纸带判断摩擦力是否平衡

④滑轮和小车之间的细线与长木板平行

⑤“a与m成反比”就是“a与d5a96d3abc4e087d9edb48905e3b630f.png成正比”

检查a—m图象是不是双曲线，也能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线并不容易；而采用a—d5a96d3abc4e087d9edb48905e3b630f.png图象，检查图线是不是过原点的倾斜直线，那就容易多了。

所以，在研究加速度与质量的关系时，要描绘a—d5a96d3abc4e087d9edb48905e3b630f.png图象，而不是描绘a—m图象。

“化曲为直”，是实验研究中经常采用的一种有效方法。

例1：AB

例2：平衡摩擦力 ； 远小于； 控制变量法

例3：(1)0.16　(0.15也可)

(2)见右图

(3)未计入砝码盘的重力

高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系导学案