5.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案(滬科版必修1)

1、學(xué)案2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1學(xué)會(huì)用控制變量法研究物理規(guī)律 2 會(huì)測量加速度、力和質(zhì)量，能作出物 體運(yùn)動(dòng)的a F、a丄圖像.3.通過實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的定量關(guān)系.m知識(shí)諸備區(qū)湼故追本溯源推陳方可知新一、 實(shí)驗(yàn)器材小車、砝碼、小桶、砂、細(xì)線、一端附有定滑輪的長木板、墊木、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、學(xué)生電源、_紙帶、刻度尺、天平.二、 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)的基本思想一一控制變量法1.保持研究對象即小車的質(zhì)量不變，改變小桶內(nèi)砂的質(zhì)量，即改變作用力，測岀小車的對應(yīng)加速度，驗(yàn)證加速度是否正比于作用力.2.保持小桶中砂的質(zhì)量不變，即保持作用力不變，改變研究對象的質(zhì)量,測出對應(yīng)不同質(zhì)量的加速度，驗(yàn)證加速度是

2、否反比于質(zhì)量1.三個(gè)物理量的測量方法近似法本實(shí)驗(yàn)的研究對象：放在長木板上的小車在拉力的作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng).(裝置如圖 1所示).(1)小車質(zhì)量的測量利用天平測出，在小車上增減砝碼可改變小車的質(zhì)量.拉力的測量當(dāng)小桶和砂的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為小桶和砂的重力近似等于對小車的拉力，即 F mg.(3)加速度的測量：逐差法.2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法 一一圖像法、“化曲為直”法(1)研究加速度 a 和力 F 的關(guān)系研究加速度 a 與物體質(zhì)量 m 的關(guān)系如圖 3 甲所示，因?yàn)?a-m 圖像是曲線，檢查 am 圖像是不是雙曲線，就能判斷它們之間1a 和 m 成反比，則 a 與一二、實(shí)驗(yàn)步驟1.

3、用天平測出小車的質(zhì)量 M，并把數(shù)值記錄下來.2. 按圖 4 所示的裝置把實(shí)驗(yàn)器材安裝好.紙帶接雌圖 43. 平衡摩擦力：在長木板不帶定滑輪的一端下面墊一木塊，多次移動(dòng)木塊位置，直到輕推 小車，使小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可保持勻速直線運(yùn)動(dòng)為止.4.在小桶里放入適量的砂，在小車上加放適量的砝碼，用天平測出小桶和砂的質(zhì)量m,并 記錄下來.接通電源，放開小車，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打好點(diǎn)后取下紙帶.5.保持小車的質(zhì)量不變，改變砂和小桶的質(zhì)量，按步驟4 再做 5 次實(shí)驗(yàn).6. 在每條紙帶上選取一段比較理想的部分， 算出每條紙帶對應(yīng)的加速度的值并記錄在表格 的相應(yīng)位置.以加速度 a 為縱坐標(biāo)，以力 F 為橫坐標(biāo),

4、根據(jù)測量數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后作出圖像，如圖2 所示,若圖像是一條通過原點(diǎn)的直線能說明a 與 F 成正比.是不是反比例關(guān)系，但檢查這條曲線是不是雙曲線，相當(dāng)困難若必成正比我們采取“化曲為直”的方法，以a為縱坐標(biāo)，以 m 為橫坐標(biāo)，作出a-m 圖像，若 a-丄圖像是一條直線，如圖乙所示，說明a 與成正比，即 a 與 m 成反比.乙釦丨 III次數(shù)123456小車加速度 a/(m s-2)砂和小桶的質(zhì)量m/kg拉力 F/N7用縱坐標(biāo)表示加速度，橫坐標(biāo)表示作用力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的a-F 圖像，從而得出 a - F 的關(guān)系.&保持砂和小桶的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，求出相應(yīng)的加速度

5、，并設(shè)計(jì)表格如下根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出小車運(yùn)動(dòng)的a-1圖像，從而得出 a- M 的關(guān)系.M次數(shù)i23456小車加速度 a/(m s-2)小車質(zhì)量 M/kg1-1M/kg9整理實(shí)驗(yàn)器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn).三、注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源后釋放小車.2 在平衡摩擦力時(shí)，不要懸掛小桶，但小車應(yīng)連著紙帶且接通電源用手輕輕地給小車一 個(gè)初速度，如果在紙帶上打出的點(diǎn)的間隔均勻，表明小車受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡.3改變砂的質(zhì)量過程中，要始終保證砂桶(包括砂)的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.4作圖時(shí)應(yīng)使所作的直線通過盡可能多的點(diǎn)，不在直線上的點(diǎn)也要盡可能的分布在直線的 兩側(cè)，但若遇到個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去.K

6、典例精析圖 5(1)下列做法正確的是 _ (填字母代號(hào)).A .調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行B .在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在 木塊上C.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源D 通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度例某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1碼5 所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.紙帶帶滑輪的隹木扳打點(diǎn)計(jì)時(shí)器滑輪(2)圖 6 是甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖像.形成圖線甲的原因是_ 形成圖線乙的原因是_ 解析(1)實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩要與長木板保持平行，A 項(xiàng)正確；平衡摩擦力時(shí)不能將裝有砝碼的砝碼桶通過細(xì)繩繞過滑輪

7、拴在木塊上，這樣無法平衡摩擦力，B 項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再放開木塊，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力后，改變木塊上的砝碼的質(zhì)量后不再需要重新平衡摩擦力，D 項(xiàng)正確.(2)圖線甲中 F = 0 時(shí)，木塊就有了加速度， 可見是長木板傾角過大.圖線乙中，有了拉力時(shí)，加速度仍為 0，說明未平衡摩擦力或長木板傾角過小.答案(1)AD (2)長木板傾角過大未平衡摩擦力或長木板傾角過小自我衣僉;則區(qū)撿測學(xué)習(xí)效果煉驗(yàn)咸功快樂為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖 7 所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)其中 Gi、G2為兩 個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連， 當(dāng)滑行器通過 Gi、G2光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間 蟲1、

8、b 都可以被測量并記錄滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為 D，光電門間距離為 s,牽引砝碼的質(zhì)量為 m.回答下列問題：圖 7(1) 實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？(2) 若取 M= 0.4 kg,改變 m 的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m 的取值不合適的一個(gè)是 _A mi= 5 gB m2= 15 gC. m3= 40 g D m4= 400 g(3) 在此實(shí)驗(yàn)中，需要測得每一個(gè)牽引力對應(yīng)的加速度，其中求得的加速度a 的表達(dá)式為：_.(用&2、D、s表示)答案(1)見解析D (3)a =- 解析(1)取下牽引砝碼，滑行器放在任意位置都不動(dòng)，或取下牽引砝碼，輕推滑行器，數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄每一個(gè)光電門的光束被遮擋的時(shí)間At 都相等.(2) 本實(shí)驗(yàn)只有在滿足 m? M 的條件下，才可以用牽引砝碼的重力