学生实验优秀教学设计

东宁一中

高一物理必修一

实验：探究加速度与力、质量的关系导学案

编制人：张吉

审核人：张衍知

小组：

姓名：

《实验：探究加速度与力、质量的关系》导学案

【学习目标】

1、学会用控制变量法研究物理规律，

2、学会利用函数图像分析物理量之间的关系

3、探究加速度与力、质量的关系

【学习重点】

探究加速度与力、质量的关系，利用函数图像分析物理量之间的关系

【学习难点】

由实验结果得出结论，

【知识链接】

1、打点计时器是测什么的仪器

打点周期是多少

时间

0.02s 2、如何用纸带求加速度

逐差法

【学习过程】（认真阅读教材p71-74页完成下列问题）

打点计时器

纸带

一、实验目的：

1、

探究加速度与力、质量的关系：

2、掌握利用控制变量法研究多变量之间的关系。

3、掌握利用图像处理实验数据的方法。

二、实验原理

1、采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变化，而研究其中

两个量

的变化的方法。本试验有F m a三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。即当力不变时，加速度与

m

的关系；

当质量不变时，加速度与

F 的关系。

2、要测量的物理量有：

三、实验器材

打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，

导线，天平，

砝码

刻度尺

、

低压交流电源

。

四、实验步骤

1、用天平测出小车和小桶的质量M和M/，把数值记录下来。

2、按图把实验器材装好，不挂小桶。

3、平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能拖着纸带在其上面做匀速运动（纸袋上点迹均匀）。

4、

把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源在放开小车，取下纸带并标上号码。

5、

保持小车质量不变，改变沙子质量重复做上述试验，把力对应的纸带标好。

6、

保持力（沙子质量）不变，改变小车质量重复做上述试验，将质量对应的纸带标好。

7、计算出加速度，作出加速度与力的图像及加速度与质量的倒数的图像。

1 2 3 4 5 6 物理量

质量M 1/M

加速度a

1 2 3 4 5 6 物理量

作用力F 加速度a

a a 1／M 0 F 画出图像：

实验结论：物体的加速度与物体的

成反比，与物体

成正比。

四．实验注意事项（查阅资料）

五、典型例题

例题1：再做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出个纸带的加速度后，将加速度与力、质量的有关数值记入表中，如图，

２ａ（ｍ／ｓ）

１．９８

４．０６

５．９５

８．１２

Ｆ（Ｎ）

１．００

２．００

３．００

４．００

２ａ（ｍ／ｓ）

２．４０

２．６６

３．２３

３．９８

－１１／Ｍ（ｋｇ）

０．５０

０．６７

０．８０

１．００

1、根据表中所列数据，分别划出a—F图像和a—1/M图像。

2、从图像可以判定：当M一定时，a与F的关系是

正比

；当F一定时，a与M的关系是

成反比

。

3、由a-F图像可知M=

0.5Kg

。

4、由a-1/M图像可知

F=

4.0N

．

例题2：某两个同学分别按步骤做该实验时，各自得到的图像如图甲和乙所示，则出现此种现象的原因甲是_没有平衡摩擦力或平衡过小______，乙是__平衡摩擦力过大_____。

实验：探究加速度与力、质量的关系 第1

页共3页

东宁一中

高一物理必修一

实验：探究加速度与力、质量的关系导学案

编制人：张吉

审核人：张衍知

小组：

姓名：

《实验

探究加速度与力、质量的关系》习题课

A1．在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中不正确的是

A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 （ A ）

B．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行

C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动

D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接电源再释放小车

A2．关于探究加速度与力、质量的关系的实验，下列说法中符合实际的是( D ) A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系

D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系

B3．用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a-F图象为下图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是( BC ) A．实验前甲同学没有平衡摩擦力

B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了

C．实验前乙同学没有平衡摩擦力

D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了

B4.如图所示是在探究加速度与力、质量的关系实验中，根据实验数据描绘出的三条a－F图线，下列说法中正确的是( BD ) A．三条倾斜直线所对应绳的拉力相同

B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同

C．直线1对应的小车和砝码的总质量最大

D．直线3对应的小车和砝码的总质量最大

C5．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是图中的( D )

2

m/s.

(2)见答案．

(3)小车、砝码盘和砝码组成的系统所受合外力为砝码盘和砝码的总重力，而表中数据漏计了砝码

盘的重力，导致合力F的测量值小于真实值，a－F的图线不过原点．

答案：(1)0.16(0.15也算对) (2)如图所示

(3)未计入砝码盘的重力

5题

图 6题图

C6.如图所示，在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有( A ) A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1

C．当m1＝2m2、F1＝F2时，x1＝2x2 D．当m1＝2m2、F1＝F2时，x2＝2x1

C7．“探究加速度与力、质量的关系”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0.02 s．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2速度a＝___0.15_____ m/s.(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：

砝码盘中砝码总重力F(N)

0.196

0.392

0.588

0.784

0.980 －2加速度a(m·s)

0.69

1.18

1.66

2.18

2.70 请根据实验数据作出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．

7题图 8题图

－2－2Δx3.68－3.52×10Δx3.83－3.68×10222解析：(1)a＝2＝ m/s＝0.16 m/s或a＝2＝ m/s＝0.15 22T0.1T0.1

实验：探究加速度与力、质量的关系 第2

页共3页

东宁一中

高一物理必修一

实验：探究加速度与力、质量的关系导学案

编制人：张吉

审核人：张衍知

小组：

姓名：

C8．某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t. (1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)________．

(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系．下列图象中能表示该同学实验结果的是________．

(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________．

A．可以改变滑动摩擦力的大小

B．可以更方便地获取多组实验数据

C．可以比较精确地测出摩擦力的大小

D．可以获得更大的加速度以提高实验精度

解析：(1)由于木板做匀加速直线运动，且初速度为零，故有：d＝12at2，则a＝2dt2.为减小测量加速度的偶然误差，可以采用多次测量取平均值的方法．

(2)以矿泉水瓶为研究对象，设其质量为m，则有mg－FF00＝ma，即a＝g－m可知a－F图象不过原点，a、b项错；由于m逐渐增大，故a－F图象的斜率1m应逐渐减小，c项对，d项错．

(3)不论用什么方法改变拉力的大小，都不能改变滑动摩擦力的大小，A项错；由于用加水的方法每次增加的拉力可大可小，故B、C项对；用两种方法都可以获得较大加速度，故D项错．

答案：(1)2dt2

保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值

(2)c

(3)BC

实验：探究加速度与力、质量的关系

第3

页共3页