学生实验优秀教学设计

①同一个地方摔倒两次固然可怕，但最可怕的是根本不记得曾经摔倒过！

②理智是方向，激情是动力

笨笨兄：82899594 4.2 探究：加速度与合力、质量的关系

一．实验目的

1．

探究a与F、m的关系

二．实验原理

1．

采取＿＿＿＿＿＿法

(1)探究a与F关系时，保持＿＿＿＿＿＿不变

(2)探究a与m关系时，保持＿＿＿＿＿＿不变

三．实验器材

1．

公式中m为实验中M(小车)，实验中的m为砝码

四．实验操作

1．

a的测量：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

2．

M的测量：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

3．

F的测量

(1)平衡摩擦力

A．理论分析：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

B．操作：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

a．＿＿＿(挂、不挂)砝码盘，＿＿＿(接、不接)纸带；

b．当改变砝码质量或小车质量后，＿＿＿(需要、不需要)重新平衡摩擦。

C．结果：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

(2)测量绳子拉力

A．

无力传感器

a．理论分析：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

b．操作：在满足＿＿＿＿＿＿的条件下，

T≈mg；

c．结果：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

B．

有力传感器，直接电脑读数，无需考虑m和M的关系

五、数据处理(图象法) 1．

研究a与F的关系，作＿＿＿图

2．

a与M的关系，作＿＿＿图

六．误差分析

1

①同一个地方摔倒两次固然可怕，但最可怕的是根本不记得曾经摔倒过！

②理智是方向，激情是动力

笨笨兄：82899594

1．

左图误差分析

(1)A：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

(2)B：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

(3)C：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

2．

右图误差分析

(1)A：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

(2)B：＿＿＿＿＿＿＿＿＿

扩展

1．

若以小车和砝码整体为研究对象，考虑以下问题

(1)控制变量法如何操作？

A．探究a与F关系：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

B．探究a与m关系：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

(2)实验操作

A．需要平衡摩擦力吗？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

B．需要满足“

”吗？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

(3)数据处理

(4)误差分析

【例1】

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，实验装置如图所示．

(1)为验证小车质量M不变时，a与F成正比．小车质量M和砂及桶的质量m分别选取下列几组数值：应该用哪组效果会好(

) A．M=500g，m分别为50g、70g、100g、125g B．M=500g，m分别为20g、30g、40g、50g C．M=200g，m分别为50g、70g、100g、125g D．M=200g，m分别为30g、40g、50g、60g

(2)有两位同学通过测量作出a-F图象，如图甲、乙中的A、B图线．试分析：

①A图线不通过坐标原点的原因是

②A图线上部弯曲的原因是

；

③B图线在纵轴上有截距的原因是

。

【例2】

如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，

2

①同一个地方摔倒两次固然可怕，但最可怕的是根本不记得曾经摔倒过！

②理智是方向，激情是动力

笨笨兄：82899594 滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=＿＿＿mm (2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是＿＿＿＿＿＿．

(3)下列不必要的一项实验要求是(

) A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B．应使A位置与光电门间的距离适当大些

C．应将气垫导轨调节水平

D．应使细线与气垫导轨平行

(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出＿＿＿(填“

”“

F”或“

F”)图象．

【例3】

用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验．实验时保持小车的质量M(含车中的钩码)不变，用在绳的下端挂的钩码的总重力mg作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度

(1)实验时绳的下端先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．

(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图乙所示．已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=＿＿＿＿＿＿

．(结果保留两位有效数字) (3)通过增加绳的下端挂的钩码的个数来改变小车所受的拉力F，得到小车的加速度a与拉力F的数据，画出a-F图线后，发现当F较大时，图线发生了如图丙所示的弯曲．该同学经过思考后将实验方案改变为用小车的钩码挂在绳的下端，来增加钩码的个数和外力．那么关于该同学的修正方案下列说法正确的是＿＿＿(填写选项字母)．

A．该修正方案可以避免a-F图线的末端发生弯曲

B．该修正方案要避免a-F图线的末端发生弯曲的条件是M

C．该修正方案画出的a-F图线的斜率为

3

①同一个地方摔倒两次固然可怕，但最可怕的是根本不记得曾经摔倒过！

②理智是方向，激情是动力

笨笨兄：82899594 D．该修正方案画出的a-F图线的斜率为

【例4】

某研究性学习小组在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M示，沙桶和沙的质量用m表示，小车的加速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到．

(1)本实验主要用到的物理思想方法是＿＿＿．

A．理想实验法

B．控制变量法

C．假设法

D．极限法

(2)有关本实验，下列说法正确的是＿＿＿．

A．当M远大于m时，才可以认为绳对小车的拉力大小近似等于沙和沙桶的重力

B．平衡摩擦力时，应将沙桶用细线通过定滑轮系在小车上

C．每次改变小车的质量时，都要重新平衡摩擦力

D．实验时，应先释放小车，后接通打点计时器的电源

(3)如图所示为某次实验得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个点没有画出．已知打点计时器所接电源的频率为50Hz．根据纸带上现有的数据情况，可计算出小车运动的加速度大小a=＿＿＿

．(结果保留两位有效数字)

的原因是＿＿＿，图线在末端弯曲的原因是＿＿＿．

【例5】

在探究“加速度与力和质量的关系”实验时，某老师对传统实验进行了改进，其实验操作如下：

①如图所示，先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m；

(4)如图所示是某同学在探究加速度与力的关系时，根据测量数据作出的a～F图线．其中图线不过原点②保持平板倾角θ不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动，通过纸带测量其加速度a；

③保持小车质量M不变，多次改变沙和沙桶的总质量m，每次重复①②两步操作，得到小车加速度与合力的关系；

④多次改变小车的质量，进行适当的操作，得到小车加速度和质量的关系．

(1)在上述实验操作过程中，以下说法正确的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿

A．可以用电池盒给打点计时器供电

B．应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源

C．要保持细绳与平板平行

D．应让小车从靠近定滑轮处开始运动

(2)在操作①中若打了一条如下图所示的纸带，已知纸带左端为连接小车处，则应将平板的倾角适当＿＿＿＿＿＿

(选填“增大”或“减小”)些；

(3)在操作②中，小车所受的合力大小等于＿＿＿＿＿＿

(用题中所给定的字母以及重力加速度g表示)；

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①同一个地方摔倒两次固然可怕，但最可怕的是根本不记得曾经摔倒过！

②理智是方向，激情是动力

笨笨兄：82899594 (4)在本实验中＿＿＿＿＿＿

(选填“需要”或“不需要”)满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量；在操作④中，每次改变小车质量后，＿＿＿＿＿＿

(选填“需要”或“不需要”)重新调节平板的倾角．

【例6】

为了探究“加速度与力、质量的关系”，在水平固定的长木板上，小明用物体A、B分别探究了加速度随着外力的变化的关系，实验装置如图甲所示(打点计时器、纸带图中未画出)．实验过程中小明用不同的重物P分别挂在光滑的轻质动滑轮上，使平行于长木板的细线拉动长木板上的物体A、B，实验后进行数据处理．

(1)为了测量弹簧秤的劲度系数，小明做了如下实验：在弹簧秤下端挂一个50g的钩码时，指针示数为

=3.50cm；挂两个50g钩码时，指针示数为

=5.10cm，g取9.8

，该弹簧秤的劲度系数为＿＿＿＿＿＿N/m．(保留三位有效数字) (2)小明根据甲图的实验方案得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧秤弹力F的关系图象分别如图乙中的A、B所示，小明仔细分析了图乙中两条线不重合的原因，得出结论：两个物体的质量不等，且

＿＿＿

(填“大于”或“小于”)；两物体与木板之间动摩擦因数

＿＿＿

(填“大于”“等于”或“小于”)．

(3)(多选)对于甲图所示的实验方案，下列说法正确的是＿＿＿

A．若将带有定滑轮的长木板左端适当垫高，可以使乙图中的图线过原点O B．实验时应先接通打点计时器电源后释放物体

C．实验中重物P的质量必须远小于物体的质量

D．实验中弹簧秤的读数始终为重物P的重力的一半．

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