實(shí)驗(yàn)探究加速度力與質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案高一上學(xué)期物理人教版

第4章第2講探究加速度、力與質(zhì)量的關(guān)系課前預(yù)習(xí)（自己翻閱教材填寫）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。2．學(xué)會(huì)用（）探究物理規(guī)律。二實(shí)驗(yàn)原理1．實(shí)驗(yàn)的基本思想——控制變量法(1)保持小車質(zhì)量M不變：通過（）的方式改變作用于小車的力F，測(cè)出小車相應(yīng)的加速度a，則可得a與F的關(guān)系。(2)保持小車所受的拉力F不變：通過在小車中（）的數(shù)量的方式改變小車的質(zhì)量M，測(cè)出相應(yīng)的加速度a，則可得a與M的關(guān)系。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——三個(gè)物理量的測(cè)量方法(1)拉力的測(cè)量①平衡小車所受阻力。a．將木板一端墊高；b．使小車不掛重物時(shí)能（）；c．這種情況下，小車重力沿斜面的分力恰好抵消其所受摩擦力及其他阻力。②使小車所受拉力大小等于槽碼的重力。只有所掛槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時(shí)，才可以近似認(rèn)為槽碼的重力大?。ǎ┬≤囁艿睦?，即F≈mg。(2)質(zhì)量的測(cè)量①利用天平測(cè)出（）質(zhì)量。②為了改變小車質(zhì)量，可在小車中（）的數(shù)量。(3)加速度a的測(cè)量①應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求加速度如果物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么，測(cè)量物體加速度最直接的辦法就是用刻度尺測(cè)量位移x并用秒表測(cè)量時(shí)間t，然后由a＝（）算出加速度。②應(yīng)用紙帶求加速度在運(yùn)動(dòng)物體上安裝一條連接打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測(cè)量加速度。它是根據(jù)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移之差Δx＝（）求出加速度。③應(yīng)用加速度與位移成正比由于a＝eq\f(2x,t2)，如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移為x1、x2，則位移之比就等于（）之比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(a1,a2)。課堂講解知識(shí)點(diǎn)1、用阻力補(bǔ)償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)器材一端帶有定滑輪的木板、薄墊塊、小車、細(xì)繩、槽碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、交流電源、天平、砝碼、刻度尺。二、實(shí)驗(yàn)步驟1．用天平測(cè)出小車和重物的質(zhì)量分別為M0、m0，并把數(shù)值記錄下來．2．按圖將實(shí)驗(yàn)器材安裝好(小車上不系繩)．3．平衡摩擦力，在木板無滑輪的一端下面墊一薄木板，反復(fù)移動(dòng)其位置，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作后不掛重物的小車在斜面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)為止(紙帶上相鄰點(diǎn)間距相等)．4．將重物通過細(xì)繩系在小車上，接通電源放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況；取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼及此時(shí)所掛重物的重力m0g.5．保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛重物的重力，重復(fù)步驟4，多做幾次實(shí)驗(yàn)，每次小車從同一位置釋放，并記錄好重物的重力m1g、m2g、…以及計(jì)算出相應(yīng)紙帶的加速度填入表格1.6.保持托盤中所放重物的質(zhì)量不變，在小車上加放砝碼，并測(cè)出小車與所放砝碼的總質(zhì)量M，接通電源，放開小車，用紙帶記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況，取下紙帶并在紙帶上標(biāo)上號(hào)碼．7．繼續(xù)在小車上加放砝碼，重復(fù)步驟6，多做幾次實(shí)驗(yàn)，在每次得到的紙帶上標(biāo)上號(hào)碼．8．計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)所得紙帶的加速度值及小車與砝碼的總質(zhì)量填入表格2.表格1物體的質(zhì)量一定，加速度與受力的關(guān)系表格2物體受到的外力一定，加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車與砝碼總質(zhì)量M/kg小車與砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)eq\f(1,M)/kg－112345實(shí)驗(yàn)次數(shù)加速度a/(m·s－2)小車受力F/N12345三、數(shù)據(jù)處理1．分析加速度和力的關(guān)系依據(jù)表格1，以加速度a為縱坐標(biāo)，以外力F為橫坐標(biāo)，作出a－F關(guān)系圖像，如圖所示，由此得出結(jié)論．2．分析加速度和質(zhì)量的關(guān)系依據(jù)表格2，以加速度a為縱坐標(biāo)，以小車及砝碼的總質(zhì)量M或eq\f(1,M)為橫坐標(biāo)作出a－M或a－eq\f(1,M)關(guān)系圖像，如圖所示，據(jù)圖像可以得出結(jié)論．四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比．五、誤差分析1．引起偶然誤差的方面(1)質(zhì)量測(cè)量不準(zhǔn)；(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量不準(zhǔn)；(3)小車所受拉力測(cè)量不準(zhǔn)．2．引起系統(tǒng)誤差的方面 小盤及重物的總重力代替小車所受的拉力，應(yīng)使小盤和重物的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．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，不管以后是改變小盤和重物的質(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總質(zhì)量遠(yuǎn)大于小盤和重物的總質(zhì)量．只有如此，重物和小盤的總重力才可視為與小車受到的拉力相等．3.安裝器材時(shí)保證長(zhǎng)木板與細(xì)繩要平行?；?、細(xì)繩和小車在同一直線上。4．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且先接通電源再釋放小車．5．作圖像時(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)，舍去不予考慮．六、a-F、a-eq\f(1,M)圖像的可能情形及對(duì)應(yīng)原因(1)若平衡摩擦力時(shí)，木板墊起的傾角過小，則a-F、a-eq\f(1,M)圖像如圖甲①、乙②所示。(2)若平衡摩擦力時(shí)，木板墊起的傾角過大，則a-F、a-eq\f(1,M)圖像如圖甲③、乙④所示。(3)若實(shí)驗(yàn)中沒有滿足M?m，則a-F、a-eq\f(1,M)圖像如圖丙、丁所示。例1、在研究作用力F一定時(shí)，小車的加速度a與小車(含砝碼)質(zhì)量M的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)安裝的實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．用天平分別稱出小車和槽碼的質(zhì)量B．按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材C．把細(xì)繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛槽碼D．將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在8V電壓的蓄電池上，接通電源，釋放小車，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．保持槽碼的質(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G．作a-M關(guān)系圖像，并由圖像確定a與M的關(guān)系(1)請(qǐng)改正實(shí)驗(yàn)裝置圖中的錯(cuò)誤。①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器位置：（）；②小車位置：（）；③滑輪位置：（）。(2)該同學(xué)漏掉的重要實(shí)驗(yàn)步驟是（），該步驟應(yīng)排在步驟（）之后。(3)在上述步驟中，有錯(cuò)誤的是步驟（），應(yīng)把（）改為（）。(4)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖遣襟E（），應(yīng)把作（）關(guān)系圖像改為作（）關(guān)系圖像。變式1、“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，其頻率為50Hz，常用的有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器，使用的都是（）(選填“直流電源”或“交流電源”)，每隔（）s打一個(gè)點(diǎn)．(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖所示，他選擇了幾個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)作為計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出，其中x1＝7.06cm、x2＝7.68cm、x3＝8.30cm、x4＝8.92cm，那么打B點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小是（）m/s；紙帶加速度的大小是（）m/s2.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)某同學(xué)將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力．但他把長(zhǎng)木板的右端墊得過高，使得傾角過大．用a表示小車的加速度，F(xiàn)表示細(xì)線作用于小車的拉力．他繪出的a－F關(guān)系是（）.知識(shí)點(diǎn)2、通過位移之比測(cè)量加速度之比一、實(shí)驗(yàn)器材小車(兩個(gè))、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、薄墊塊、小盤、砝碼、夾子、細(xì)繩、天平(帶有一套砝碼)、刻度尺。二、實(shí)驗(yàn)步驟(1)取兩個(gè)質(zhì)量相同的小車Ⅰ、Ⅱ放在一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板上，用薄墊塊將長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端墊高，調(diào)整其傾斜角度，直到小車在長(zhǎng)木板上做勻速運(yùn)動(dòng)。(2)在保證小車的質(zhì)量比砝碼和小盤的總質(zhì)量大得多的前提下，可以認(rèn)為小車所受拉力F大小等于砝碼和小盤的重力。(3)小車后端各系上一條細(xì)繩，用一只夾子夾住，來控制兩小車同時(shí)運(yùn)動(dòng)、同時(shí)停止。(4)保持兩小車質(zhì)量相同，讓小車受到的拉力不同，釋放小車一段時(shí)間后，用夾子制動(dòng)小車。分別測(cè)出兩小車的位移x1、x2和受力F1、F2的大小，根據(jù)位移關(guān)系推算出加速度a1、a2的關(guān)系，分析加速度與力的關(guān)系。(5)改變兩小車受到的拉力，重復(fù)步驟(4)，多做幾次，得出結(jié)論。(6)保持兩小車受到的拉力相等，讓兩車的質(zhì)量不同，釋放小車一段時(shí)間后，用夾子制動(dòng)小車。分別測(cè)出兩小車的位移x1、x2和質(zhì)量m1、m2的大小，根據(jù)位移關(guān)系推算出加速度a1、a2的關(guān)系，分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(7)改變兩小車的質(zhì)量，重復(fù)步驟(6)，多做幾次。三、數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論1．由于x＝eq\f(1,2)at2，a＝eq\f(2x,t2)，如果測(cè)出兩個(gè)初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)在相同時(shí)間t內(nèi)發(fā)生的位移為x2、x1，則位移之比就是加速度之比，即：eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2).2．由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到兩小車的位移x、受力F、質(zhì)量m的比例關(guān)系(1)對(duì)于質(zhì)量相同的兩小車，其位移x跟小車受到的力F成正比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(F1,F2).實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加速度a與小車受到的力F成正比，即eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)＝eq\f(F1,F2).(2)對(duì)于受力相等的兩小車，其位移x跟它們的質(zhì)量m成反比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1).實(shí)驗(yàn)結(jié)論：加速度a與小車質(zhì)量m成反比，即eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1).例2、用圖甲所示的裝置進(jìn)行“探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，圖乙是其俯視圖。兩個(gè)相同的小車放在平板上，車左端各系一條細(xì)繩，繩跨過定滑輪各掛一個(gè)相同的小盤。實(shí)驗(yàn)中可以通過增減車中砝碼改變小車質(zhì)量，通過增減盤中砝碼改變小車所受拉力。兩個(gè)小車右端通過細(xì)線用夾子固定，打開夾子，小車在小盤和盤中砝碼的牽引下運(yùn)動(dòng)，合上夾子，兩小車同時(shí)停止。(1)實(shí)驗(yàn)中，若兩小車通過的位移比為1∶2，則兩車加速度之比為（）。(2)為使小車所受的拉力大小近似等于小盤和盤中砝碼的總重力，應(yīng)使小盤和盤中砝碼的總質(zhì)量（）(選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)小車的質(zhì)量。(3)探究加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)在小盤中放質(zhì)量（）(選填“相同”或“不相同”)的砝碼。(4)探究加速度與力之間的關(guān)系時(shí)，事實(shí)上小車和平板間存在摩擦力，下列說法中正確的是()A．若平板保持水平，選用更光滑的平板有利于減小誤差B．平板右端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力有利于減小誤差C．因?yàn)閮尚≤囐|(zhì)量相同時(shí)與桌面間的摩擦力相同，所以摩擦力不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果變式2、在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．圖中上下兩層水平軌道表面光滑，兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然后同時(shí)停止．(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量________(選填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)小車的質(zhì)量．(2)本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)開____________________________________________________________.知識(shí)點(diǎn)3、實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新1．實(shí)驗(yàn)裝置圖甲圖甲圖乙創(chuàng)新解讀彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量小車所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，更無需測(cè)鉤碼的質(zhì)量。2．實(shí)驗(yàn)裝置圖乙創(chuàng)新解讀(1)氣墊導(dǎo)軌代替長(zhǎng)木板，無需平衡摩擦力；(2)力傳感器測(cè)量滑塊所受的拉力，鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量，更無需測(cè)鉤碼的質(zhì)量；(3)用光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，遮光條結(jié)合光電門測(cè)得滑塊在B點(diǎn)的速度，由刻度尺讀出遮光條中心初始位置與光電門之間的距離，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度。例3、如圖(a)(b)所示分別為甲、乙兩位同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，他們?cè)跉鈮|導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一寬度為d的遮光條，由數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)可讀出遮光條通過光電門的時(shí)間。甲同學(xué)直接用細(xì)線跨過定滑輪把滑塊和鉤碼連接起來[如圖(a)]，乙同學(xué)用細(xì)線繞過定滑輪把滑塊與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼[如圖(b)]，每次滑塊都從A處由靜止釋放。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)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，在不增加其他實(shí)驗(yàn)器材的情況下，如何判定調(diào)節(jié)到位：（）。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，兩同學(xué)首先將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間Δt，若要得到滑塊的加速度，還需要測(cè)量的物理量是（）。(3)甲、乙兩位同學(xué)通過改變鉤碼的個(gè)數(shù)來改變滑塊所受的合外力，甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)還需要測(cè)量記錄的物理量有（），實(shí)驗(yàn)時(shí)必須滿足的條件是（）；乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量記錄的物理量有（）。(4)乙同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列不必要的實(shí)驗(yàn)要求是（）。(填選項(xiàng)前字母)A．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些C．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平D．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行變式3、某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究加速度與合力的關(guān)系。小車質(zhì)量為M，砂桶和砂的總質(zhì)量為m，通過改變m來改變小車所受的合力大小，小車的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出?，F(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值(F為彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù))。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，其中縱軸為小車的加速度大小，橫軸應(yīng)為（）(填字母代號(hào))。A.eq\f(1,M)B．eq\f(1,m)C．MgD．F(2)如圖丙所示為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶，A點(diǎn)為小車剛釋放時(shí)打下的起始點(diǎn)，每?jī)牲c(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，則C點(diǎn)的速度為（）m/s，小車的加速度為（）m/s2。(以上兩空均保留1位有效數(shù)字)知識(shí)點(diǎn)4、控制變量法的使用例4、從高空下落的物體，速度越來越大，所受空氣阻力也會(huì)隨速度的增大而增大，因此物體下落一段距離后將以某一速度做勻速運(yùn)動(dòng)，通常把這個(gè)速度稱為收尾速度．研究發(fā)現(xiàn)，相同條件下，空氣對(duì)不同材質(zhì)的球形物體的阻力大小與球的半徑和速度都有關(guān)系．下表為某次研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).小球編號(hào)1234小球質(zhì)量(×10－2kg)254540小球半徑(×10－3m)2小球的收尾速度(m/s)16404020(1)由表格中的數(shù)據(jù)，分析球形物體所受的空氣阻力f與球的收尾速度v的關(guān)系．(2)由表格中的數(shù)據(jù)，分析球形物體所受的空氣阻力f與球的半徑r的關(guān)系．變式4、英國(guó)物理學(xué)家胡克發(fā)現(xiàn)：金屬絲或金屬桿在彈性限度內(nèi)它的伸長(zhǎng)量與拉力成正比，這就是著名的胡克定律．這一發(fā)現(xiàn)為后人對(duì)材料的研究奠定了基礎(chǔ)．現(xiàn)有一根用新材料制成的金屬桿，長(zhǎng)為4m，橫截面積為0.8cm2，設(shè)計(jì)要求它受到拉力后伸長(zhǎng)不超過原長(zhǎng)的eq\f(1,1000)，問它能承受的最大拉力為多大？由于這一拉力很大，桿又較長(zhǎng)，直接測(cè)試有困難，因此，選用同種材料制成樣品進(jìn)行測(cè)試，通過測(cè)試取得數(shù)據(jù)如下：(1)測(cè)試結(jié)果表明金屬絲或金屬桿受拉力作用后其伸長(zhǎng)量與材料的長(zhǎng)度成（）比，與材料的橫截面積成（）比．(2)上述金屬桿所能承受的最大拉力為（）N.課后鞏固一、單項(xiàng)選擇題1．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，為驗(yàn)證小車的質(zhì)量m不變時(shí)加速度a與作用力F成正比，學(xué)生甲、乙、丙、丁分別選取四組小車的質(zhì)量m及鉤碼的質(zhì)量M做實(shí)驗(yàn)．甲：m＝500g，M分別為50g、70g、100g、125g乙：m＝500g，M分別為20g、30g、40g、50g丙：m＝500g，M分別為50g、70g、100g、125g?。簃＝500g，M分別為30g、40g、50g、60g若其他操作都正確，那么利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的a－F圖像較準(zhǔn)確的是()A．甲B．乙C．丙D．丁2．下圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)安裝完畢后準(zhǔn)備釋放小車時(shí)的裝置示意圖．另一同學(xué)指出了圖中的幾處錯(cuò)誤，其中不正確的是()A．實(shí)驗(yàn)前沒有平衡摩擦力B．拉小車的細(xì)線應(yīng)與長(zhǎng)木板平行C．實(shí)驗(yàn)中所用電源應(yīng)為交流電源D．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距右端較遠(yuǎn)些3.如圖所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時(shí)間兩車的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)()A．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x1＝2x2B．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x2＝2x1C．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x1＝2x2D．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x2＝2x1二、多項(xiàng)選擇題4．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說法中正確的是()A．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是想法讓小車受到的摩擦力為零B．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車所受的重力的下滑分力與所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小車所受的合力等于所掛重物通過細(xì)繩對(duì)小車施加的拉力D．“平衡摩擦力”時(shí)應(yīng)將小車在重物通過細(xì)繩和滑輪而拉動(dòng)小車過程中進(jìn)行調(diào)整E．“平衡摩擦力”是否成功，可由小車拖動(dòng)而由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是否均勻而確定5．甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在探究加速度與物體質(zhì)量和合外力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)(使用下圖所示的裝置)，設(shè)小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和為M，砂及砂桶的總質(zhì)量為m，分別得出如下圖中甲、乙、丙、丁四個(gè)圖像，其中圖甲、乙、丙是a－F圖像，圖丁是a－eq\f(1,M)圖像，則下列說法中正確的是()A．甲和乙較好地把握了實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mB．丙和丁沒有把握好實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mC．甲同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太小，而乙同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太大D．甲、乙、丙三同學(xué)中，丙較好地完成了平衡摩擦力的操作三、非選擇題6．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：(1)某組同學(xué)用如圖甲所示的裝置，采用控制變量法，來研究小車質(zhì)量不變的情況下，小車的加速度與小車所受合力的關(guān)系．下列措施中不需要和不正確的是.A．首先要平衡摩擦力，使小車受到的合力為細(xì)繩對(duì)小車的拉力B．平衡摩擦力的方法是在塑料桶中添加砝碼，使小車能勻速滑動(dòng)C．每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力D．實(shí)驗(yàn)中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力E．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先釋放小車，然后再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，畫出a－F圖像．如圖乙所示，正確的a－F圖像應(yīng)如圖乙中的圖線1所示，有同學(xué)作出的圖像如圖線2所示，其實(shí)驗(yàn)過程中不符合實(shí)驗(yàn)要求的是，有同學(xué)作出的圖像如圖像3所示，其實(shí)驗(yàn)過程中不符合實(shí)驗(yàn)要求的是.(填選項(xiàng)前的字母)A．實(shí)驗(yàn)中未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力B．實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力時(shí)木板墊得過高C．實(shí)驗(yàn)中繩子拉力方向沒有跟木板平行D．實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量發(fā)生變化E．實(shí)驗(yàn)中未滿足塑料桶總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車總質(zhì)量M的條件7．為了探究質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系，一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為沙和沙桶的質(zhì)量(滑輪質(zhì)量不計(jì))．(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的操作或保證的條件是.A．用天平測(cè)出沙和沙桶的總質(zhì)量B．將帶滑輪的長(zhǎng)木板右端墊高，以平衡摩擦力C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)D．改變沙和沙桶的總質(zhì)量，打出幾條紙帶E．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證沙和沙桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M(2)以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度為縱坐標(biāo)，畫出的a－F圖像是一條直線，圖線與橫軸的夾角為θ，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為（）.8．某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們要探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置，水平軌道上安裝兩個(gè)光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細(xì)線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤，實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整軌道的傾角，平衡小車所受的摩擦力(圖中未畫出)．(1)該實(shí)驗(yàn)中小車所受的合力(填“等于”或“不等于”)力傳感器的示數(shù)，該實(shí)驗(yàn)(填“需要”或“不需要”)滿足砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量．(2)實(shí)驗(yàn)獲得以下測(cè)量數(shù)據(jù)：小車、力傳感器和擋光板的總質(zhì)量M，擋光板的寬度l，光電門1的中心到光電門2的中心的距離x.某次實(shí)驗(yàn)過程中，力傳感器的讀數(shù)為F，小車通過光電門1和光電門2的擋光時(shí)間分別為t1、t2(小車通過光電門2后，砝碼盤才落地)，已知重力加速度為g，則該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的關(guān)系式是（）.本節(jié)課反饋（學(xué)生填寫建議并反饋本節(jié)課掌握情況）：參考答案課前預(yù)習(xí)控制變量法增減槽碼增減砝碼勻速運(yùn)動(dòng)等于小車增減砝碼eq\f(2x,t2)aT2加速度課堂講解答案（1）應(yīng)靠右端應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)使細(xì)繩平行于木板（2）補(bǔ)償阻力B（3）D8V電壓的蓄電池8V的交流電源（3）Ga-Ma-eq\f(1,M)解析(1)①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)固定在長(zhǎng)木板無滑輪的一端，且應(yīng)靠近右端；②釋放小車時(shí)，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；③連接小車的細(xì)繩應(yīng)平行于木板，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪位置使細(xì)繩平行于木板。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)補(bǔ)償阻力，使小車所受重力沿木板方向的分力與小車所受阻力平衡，故應(yīng)墊高長(zhǎng)木板不帶定滑輪一端以補(bǔ)償阻力。實(shí)驗(yàn)中把槽碼的重力看成與小車所受拉力大小相等，沒有考慮阻力，故必須補(bǔ)償阻力且應(yīng)排在步驟B之后。(3)步驟D中電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在8V電壓的蓄電池上將無法工作，必須接在8V的交流電源上。(4)步驟G中作a-M關(guān)系圖像，得到的是曲線，很難進(jìn)行正確的判斷，必須“化曲為直”，改作a-eq\f(1,M)關(guān)系圖像。變式1、答案（1）交流電源0.02s（2）0.74m/s0.62m/s2（3）C解析：(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的都是交流電源，每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)．(2)根據(jù)題意，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t＝0.1s，則vB＝eq\f(x1＋x2,2t)＝eq\f(7.06＋7.68×10－2,2×0.1)m/s≈0.74m/s.a＝eq\f(x3＋x4－x1－x2×10－2,4t2)m/s2＝0.62m/s2.(3)傾角過大，當(dāng)拉力F＝0時(shí)，小車就有加速度，選項(xiàng)C正確．答案（1）1∶2（2）遠(yuǎn)小于（3）相同（4）AB解析(1)實(shí)驗(yàn)中，若兩小車通過的位移比為1∶2，由x＝eq\f(1,2)at2，可得兩車加速度之比a1∶a2＝1∶2。(2)為使小車所受的拉力大小近似等于小盤和盤中砝碼的總重力，應(yīng)使小盤和盤中砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(3)探究加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證小車所受拉力不變，則應(yīng)在小盤中放質(zhì)量相同的砝碼。(4)探究加速度與力之間的關(guān)系時(shí)，若平板保持水平，則選用更光滑的平板有利于減小摩擦力，小車所受合力更接近繩的拉力，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，A正確；平板右端適當(dāng)墊高來平衡摩擦力，使細(xì)繩拉力大小等于小車所受合外力，有利于減小誤差，B正確；若未平衡摩擦力，小盤和盤中砝碼的重力大小不等于小車所受合力，故摩擦力影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，C錯(cuò)誤。變式2、答案(1)細(xì)線與軌道平行(或水平)遠(yuǎn)小于(2)兩小車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且兩小車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等解析(1)拉小車的細(xì)線要與軌道平行．只有在砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量時(shí)，才能認(rèn)為砝碼盤和砝碼的總重力等于細(xì)線拉小車的力．(2)對(duì)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同時(shí)，根據(jù)x＝eq\f(1,2)at2，得eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)，所以能用位移來比較加速度大小．答案（1）在不掛鉤碼時(shí)，滑塊能在任意位置靜止不動(dòng)。（2）A位置與光電門B間的距離L（3）所掛鉤碼的質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量Mm?M傳感器的讀數(shù)和滑塊的質(zhì)量M（4）A解析(1)判定調(diào)節(jié)到位的依據(jù)是在不掛鉤碼時(shí)，滑塊能在任意位置靜止不動(dòng)。(2)兩種情況下，滑塊在導(dǎo)軌上均做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，滑塊的初速度為零。到達(dá)光電門B的瞬時(shí)速度v＝eq\f(d,Δt)，根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)公式v2＝2ax可知，只要測(cè)出A位置與光電門B間的距離L即可求得滑塊的加速度。(3)甲同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)中滑塊(設(shè)質(zhì)量為M)和鉤碼(設(shè)質(zhì)量為m)所受的合外力大小等于鉤碼的重力mg，則有mg＝(M＋m)a，所以甲同學(xué)還需要測(cè)量所掛鉤碼的質(zhì)量m和滑塊的質(zhì)量M，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，認(rèn)為滑塊所受合外力大小等于鉤碼的重力，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)滿足條件m?M；乙同學(xué)所做實(shí)驗(yàn)中，力傳感器測(cè)出的力就是細(xì)線對(duì)滑塊的真實(shí)拉力(設(shè)為FT，可直接讀出)，則有FT＝Ma，所以需要記錄傳感器的讀數(shù)和測(cè)量滑塊的質(zhì)量M。(4)力傳感器測(cè)出的力就是細(xì)線對(duì)滑塊的真實(shí)拉力，不存在系統(tǒng)誤差，無需滿足滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量；測(cè)量距離時(shí)，適當(dāng)增大測(cè)量距離可以減小測(cè)量誤差；實(shí)驗(yàn)時(shí)要滿足氣墊導(dǎo)軌水平且細(xì)線與導(dǎo)軌平行。故選A。變式3、答案（1）D（2）0.8m/s4m/s2解析(1)在實(shí)驗(yàn)中，保持小車質(zhì)量M不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值，由于當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比，所以題圖乙中的橫坐標(biāo)軸是彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，D正確。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段時(shí)間的平均速度，可得vC＝eq\f(xBD,2T)＝0.8m/s，根據(jù)逐差法有xDE－xBC＝2a1T2，xCD－xAB＝2a2T2，可得a＝eq\f(a1＋a2,2)＝4m/s2。答案(1)球的半徑一定時(shí)，f與v成正比．(2)球的收尾速度一定時(shí)，f與r2成正比．解析由題意可知，當(dāng)物體下落達(dá)到收尾速度時(shí)，空氣阻力與物體的重力相等．既然相同條件下，空氣對(duì)不同材質(zhì)的球形物體的阻力大小與球的半徑和速度都有關(guān)系，那么研究球形物體所受的空氣阻力f與球的收尾速度v的關(guān)系時(shí)，就要取半徑相同、編號(hào)為1、2的兩個(gè)小球的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；類似地，研究球形物體所受的空氣阻力f與球的半徑r的關(guān)系時(shí)，要取收尾速度相同、編號(hào)為2、3的兩個(gè)小球的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．在半徑相同的情況下，收尾速度之比eq\f(v1,v2)＝eq\f(2,5)，空氣阻力之比eq\f(f1,f2)＝eq\f(m1,m2)＝eq\f(2,5)，因此得出結(jié)論：球的半徑一定時(shí)，f與v成正比．在收尾速度相同的情況下，半徑之比eq\f(r2,r3)＝eq\f(1,3)，空氣阻力之比eq\f(f2,f3)＝eq\f(m2,m3)＝eq\f(1,9)，因此得出結(jié)論：球的收尾速度一定時(shí)，f與r2成正比．變式4、答案（1）正反（2）104N解析：(1)取橫截面積相同、長(zhǎng)度不同的兩組數(shù)據(jù)來研究受拉力后伸長(zhǎng)量與長(zhǎng)度的關(guān)系，由兩組數(shù)據(jù)可得出它們成正比的關(guān)系；取長(zhǎng)度相同、橫截面積不同的兩組數(shù)據(jù)來研究受拉力后其伸長(zhǎng)量與橫截面積的關(guān)系，由數(shù)據(jù)分析不難得出它們成反比．(2)由以上分析可總結(jié)出伸長(zhǎng)量Δl與長(zhǎng)度l、橫截面積S以及拉力F的關(guān)系：Δl∝eq\f(Fl,S)，變成等式有：Δl＝keq\f(Fl,S)，其中k為常數(shù)，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可得k＝8×10－12m2l＝4m，Δl＝4×10－3m，S＝0.8×10－4m2時(shí)，金屬桿所能承受的最大拉力Fmax＝eq\f(ΔlS,kl)＝104N.課后鞏固答案B解析：牽引小車加速運(yùn)動(dòng)的重物為鉤碼，為使小車所受拉力近似等于鉤碼重力，應(yīng)保持鉤碼重力遠(yuǎn)小于小車重力．據(jù)此分析以上4組數(shù)據(jù)可知，乙同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖像較準(zhǔn)確．答案D解析：小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距左端較遠(yuǎn)些，故本題應(yīng)選D.答案A解析：題中m1和m2是車中砝碼的質(zhì)量，決不能認(rèn)為是小車的質(zhì)量．本題中只說明了兩小車是相同的，并未告訴小車的質(zhì)量是多少．當(dāng)m1＝m2時(shí)，兩車加砝碼質(zhì)量仍相等，若F1＝2F2，則a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，選項(xiàng)A正確．若m1＝2m2時(shí)，無法確定兩車加砝碼后的質(zhì)量關(guān)系，兩小車的加速度關(guān)系也就不清楚．故無法斷定兩車的位移關(guān)系．答案BCE解析：在小車的運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦阻力是永恒存在、無法使之為零的，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)就是讓小車軌道具有合適的傾角而成為一個(gè)斜面，從而使小車所受的重力的下滑分力mgsinθ與摩擦阻力Ff相平衡，進(jìn)而使小車所受的合力等于所掛的重物通過細(xì)繩和滑輪對(duì)小車施加的拉力，故B、C兩選項(xiàng)正確．平衡摩擦力時(shí)必須在不掛重物時(shí)，讓小車拖動(dòng)紙帶自由運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行調(diào)整(即調(diào)整軌道斜面傾角)，直至所打出的紙帶上的點(diǎn)跡均勻分布為止，故E選項(xiàng)正確而D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案ACD解析：因?yàn)閳D像甲、乙、丙中都是直線，說明滿足小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂及砂桶的總質(zhì)量m，圖像丙經(jīng)過坐標(biāo)原