《河北省邢臺(tái)市高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案（無答案）新人教版必修1.doc-匯文網(wǎng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《河北省邢臺(tái)市高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案（無答案）新人教版必修1.doc-匯文網(wǎng)（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第四章 4.2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系3掌握利用圖象處理數(shù)據(jù)的方法二、實(shí)驗(yàn)原理采用控制變量法：1保持物體質(zhì)量m不變，探究加速度a與力F的關(guān)系2保持物體所受的力相同，探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系三、實(shí)驗(yàn)器材一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板；小車；帶小鉤的細(xì)繩；沙子和小桶；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；紙帶及復(fù)寫紙片；刻度尺；低壓交流電源、導(dǎo)線；砝碼；天平(帶有一套砝碼)四、實(shí)驗(yàn)步驟1用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量M和m桶，把數(shù)值記錄下來2按圖421所示把實(shí)驗(yàn)器材安裝好，只是不把懸掛小桶的細(xì)繩系在小車上(即不給小車加牽引力). 3平衡摩擦力4把細(xì)繩系在小

2、車上并繞過定滑輪懸掛小桶，先接通電源再放開小車，取下紙帶，在打點(diǎn)紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼5保持小車的質(zhì)量不變，在小桶內(nèi)放入質(zhì)量為m的沙，重復(fù)步驟4，在小桶內(nèi)放入質(zhì)量為m、m、的沙，再重復(fù)4，m、m、m、的數(shù)值都要記錄在紙帶上(或表格內(nèi))6在每條紙帶上都選取一段比較理想的部分，按“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”實(shí)驗(yàn)中的方法算出每條紙帶的加速度a.7用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)若這些點(diǎn)在一條直線上，便證明了加速度與作用力成正比，即或aF.8保持沙和小桶的質(zhì)量不變，在小車上依次加砝碼(也需做好記錄)，重復(fù)上述步驟4和步驟6.用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示小車及砝碼總

3、質(zhì)量的倒數(shù)，在坐標(biāo)平面上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出相應(yīng)的點(diǎn)如果這些點(diǎn)是在一條直線上，就證明加速度與質(zhì)量成反比，即或a.五、注意事項(xiàng)1平衡摩擦力時(shí)不要掛重物，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變盤和砝碼的質(zhì)量還是改變小車及砝碼的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力2實(shí)驗(yàn)中必須滿足小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量只有如此，砝碼和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等3作圖象時(shí)，要使盡可能多的點(diǎn)在所作直線上，不在直線上的點(diǎn)應(yīng)盡可能對(duì)稱分布在所作直線兩側(cè)離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可舍去不予考慮4小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再放手. 【學(xué)習(xí)任務(wù)】一、實(shí)驗(yàn)原理和注意的問題例1 在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

4、”實(shí)驗(yàn)中，下列說法中正確的是( )A平衡摩擦力時(shí)，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(shí)，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必須連好，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過程中紙帶也要受阻力拓展：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(shí)，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,125 gBm0500 g，m分別為20 g,30 g

5、,40 g,50 gCm0200 g，m分別為50 g,75 g,100 g,125 gDm0200 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(cè)量時(shí)所畫出的aF圖線較準(zhǔn)確方法總結(jié)1平衡摩擦力是指小車所受動(dòng)力(重力沿斜面向下的分力)與小車所受阻力(包括小車所受摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車后所拖紙帶的摩擦力)大小相等實(shí)驗(yàn)中應(yīng)在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給小車一個(gè)初速度，若紙帶上打出的點(diǎn)的間隔基本上均勻，就表明平衡了摩擦力，否則須重新調(diào)整小木塊位置2在探究a與m的關(guān)系時(shí)，是通過作a的圖象，特點(diǎn)是正比關(guān)系，而得到a與m成反比關(guān)系的3實(shí)驗(yàn)中是把沙和沙桶所受

6、的總重力mg視為車和砝碼所受力，因此，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)必須滿足mM的條件，不得隨意增大m或者減小M，以至于出現(xiàn)較大的實(shí)驗(yàn)誤差. 二、實(shí)驗(yàn)操作問題例2 用如圖所示的裝置研究在作用力F一定時(shí)，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(jì)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(jì)時(shí)器接在6 V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(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(gè)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(cè)量并計(jì)算出加速度的值；

7、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(cuò)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_方法總結(jié)：1實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)注意平衡摩擦力整個(gè)實(shí)驗(yàn)平衡了摩擦力后，不管以后是改變托盤和砝碼的質(zhì)量，還是改變小車的質(zhì)量，都不需要重新平衡摩擦力平衡摩擦力是指小車所受重力沿斜面的分力與小車所受阻力(包括小車所受摩擦力和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)小車后面所拖紙帶的摩擦力)大小相等即mgsin mgcos ，tan ，與小車的質(zhì)量無關(guān)2應(yīng)注意先對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電，待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放小車. 三、數(shù)據(jù)處理和誤差分析例3 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一

8、個(gè)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(jiǎn)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)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(duì)應(yīng)的，數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678小車加速度a/(ms2)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(qǐng)?jiān)谌鐖D423所示的方格坐

9、標(biāo)紙中畫出a圖線，并依據(jù)圖線求出小車加速度a與質(zhì)量倒數(shù)之間的關(guān)系式是_圖423(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所示該圖線不通過原點(diǎn)，請(qǐng)你分析其主要原因是_圖424方法總結(jié)：1控制變量法：當(dāng)研究多個(gè)物理量的變化規(guī)律時(shí)，為了簡(jiǎn)便，可設(shè)計(jì)保持其他物理量不變，只研究剩余兩個(gè)變化物理量的關(guān)系，這種方法叫做控制變量法2對(duì)比實(shí)驗(yàn)法：兩個(gè)相同的小車放在光滑水平板上，前端各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中各放數(shù)目不等的砝碼，就可以驗(yàn)證質(zhì)量一定的條件下，加速度與力的關(guān)系對(duì)比實(shí)驗(yàn)法在物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到兩小車后端各系一條細(xì)繩，一起被一個(gè)夾子夾著而使小車靜止(如圖下圖所示)打開夾子，兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，關(guān)上夾上，兩小車同時(shí)停下來用刻度尺測(cè)出兩小車通過的位移，位移之比就等于它們的加速度之比3圖象法處理數(shù)據(jù)：此實(shí)驗(yàn)要探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系，當(dāng)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出所需的物理量后，我們很難直接通過觀察數(shù)據(jù)得出物理量之間的關(guān)系，此時(shí)，我們可以借助物理圖象，從圖象可以比較直觀地觀察出物理量之間的關(guān)系.