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一一力和质量 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 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P"“、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 本实验需要测量的物理量有加速度、力与质量,其中质量可 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? 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 于盘和砝码的总质量皿时,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
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？ 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? 在研究加速度与质量的关系时,为什么要用1为横坐标,加速度a为纵坐标,描绘a-1 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 长木板 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 打点计时器电 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m⑤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+m) 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 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「砝码盘中砝码总重力 如下表 0.1960.3920.5880.7840.980 加速度a(m·s-)0.691.181.66 2.70 请 根据实 a/m·s-2 丁点计时器 砝码 (单位;cm FIN 验数据在上图中作出a一F的关系图象 (3)根据提供的实验数据作出的a一F图线不通过原点,请说明主要原因
⑤怎样处理参考案例二得到的数据？ 在研究加速度与质量的关系时，为什么要用 m 1 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，描绘 a— m 1 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． 砝码盘中砝码总重力 F(N) 0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度 a (m·s－2 ) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70
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 式中1=0,且两车的运动时间t相等,故有a∝x,即 2。,可用两车的位移之比表示加速度之比。 X 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1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一图象,检查图线是不是过原点的倾斜直线,那就容易多 所以,在研究加速度与质量的关系时,要描绘a一图象,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 a/m.s-2 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 F/N
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 2 0 2 1 x = v t + at ， 式中 v0=0，且两车的运动时间 t 相等，故有 a ∝ x，即 2 1 2 1 a a x x = ，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 m 1 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— m 1 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— m 1 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 (0.1 5 也可) (2)见右图 (3)未计入砝码盘的重力