高中物理42实验：探究加速度与力、质量的关系学案2新人教版必修.doc

山东省德州市武城县第二中学 高中物理4-2 实验：探究加速度与力、质量的关系学案2 新人教版必修1【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【实验原理】探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制重物的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系【实验器材】打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、重物、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺【实验步骤】1用天平测出小车和砝码的总质量m，把数值记录下来2按图所示把实验器材安装好，只是不把悬挂重物的细绳系在车上，即不给小车加牵引力3平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫一块木板反复移动木板的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态这时，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力在斜面方向上的分力平衡4把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂重物，先接通电源再放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码5保持小车和砝码的质量不变，改变重物的质量，使重物的质量远小于小车和砝码的总质量，把重物的质量m记录下来，重复步骤4.6重复步骤5三次，得到四条纸带7在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，标明计数点，测量计数点间的距离，算出每条纸带上的加速度的值填入表(一)8用纵坐标表示加速度a，横坐标表示作用力F，作用力的大小F等于重物的重力，根据实验结果在坐标平面上画出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度与作用力成正比保持所挂重物的质量不变，在小车上增减砝码，重复上述步骤，并做好记录，填入表(二)用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数，在坐标平面上，根据实验结果给出图线，如果这些点是在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比表（一）1 2 3 4 5小车受力F/N加速度a/ms-2表（二） 1 2 3 4 5小车质量m/kg加速度a/ms-2【注意事项】 4改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车5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6作图时两轴标度比例要选择适当，各量须采用国际单位，这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些7为提高测量精度，应舍掉纸带上开头比较密集的点在后边便于测量的地方找一个起点可以把每打五次点的时间作为时间单位，即从开始点起每五个点标出一个计数点而相邻计数点的时间间隔为T0.1 s(电源频率为50 Hz)【误差分析】1.因实验原理不完善造成误差：本实验中用所挂重物的重力代替小车受到的拉力，实际上小车受到的拉力要小于所挂重物的重力，存在系统误差.所挂重物的质量越大于小车的质量，误差越小；反之误差越大.2.因操作不够准确造成的误差：（1）质量的测量误差.（2）测量纸带上各点间的距离的误差（读数误差）.（3）绳或纸带与木板不平行造成的误差.（4）平衡摩擦力不准确造成的误差.平衡过度使小车合外力偏大，平衡不够使小车的合外力偏小，此时要注意匀速运动是恰好平衡摩擦力的标志.【课堂互动探究】【典例1】在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示F /N0.200.300.400.500.60a /ms20.110.190.290.400.51F/Na/ms-2（1）根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象；（2）图象斜率的物理意义是 .（3）小车和砝码的总质量为 kg.（4）图线（或延长线）与F轴截距的物理意义是 .【典例2】（2010江苏高考）为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）.实验时，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力.（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车 （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源，在纸带上打出一系列的点.（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如下表：请根据实验数据作出小车的v-t图象。（3）通过对实验结果的分析，该同学认为：随着运动速度的增加，小车所受的空气阻力将变大，你是否同意他的观点？请根据v-t图象简要阐述理由 .【知能巩固作业】1. 在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，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2.在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a一F图象，如图a 、b中的A、B线所示；试分析：(1)A线不通过坐标原点的原因是 ；(2)B线不通过坐标原点的原因是 3.（1）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中备有下列器材：A.打点计时器；B.天平(带砝码)；C.秒表；D.低压直流电源；E.纸带和复写纸；F.导线 ；G.细绳；H.小车；I.砂和小桶；J.一端附有滑轮的长木板；K.砝码其中多余的器材是 (填代号)，