高一物理人教版必修一課堂達(dá)標(biāo)4-2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

課堂素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量用m表示,盤(pán)及盤(pán)中重物的總質(zhì)量用m0表示,小車(chē)的加速度可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的點(diǎn)計(jì)算出。(1)當(dāng)m與m0的大小關(guān)系滿足________時(shí),才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力大小等于盤(pán)及盤(pán)中重物的重力。

(2)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤(pán)及盤(pán)中重物的質(zhì)量一定,改變小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖像法處理數(shù)據(jù)。為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系,應(yīng)該作a與________的圖像。

(3)如圖(a)為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的aF圖線,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是____________________________________________________________。

(4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫(huà)出了各自得到的aF圖線如圖(b)所示,兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同?____________。

【解析】從實(shí)驗(yàn)原理入手,對(duì)照本實(shí)驗(yàn)的操作要求,弄清各圖像的物理意義,討論實(shí)驗(yàn)中處理數(shù)據(jù)的方法。(1)當(dāng)m?m0時(shí),才可以認(rèn)為繩對(duì)小車(chē)的拉力約等于盤(pán)及盤(pán)中重物的總重力。(2)因由實(shí)驗(yàn)畫(huà)的am圖線是一條曲線,難以判定它所對(duì)應(yīng)的函數(shù)式,從而難以確定a與m的定量關(guān)系,所以在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)作aQUOTE圖像而不是am圖像來(lái)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(3)圖(a)為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的aF圖線,圖線沒(méi)有過(guò)原點(diǎn),而是與F軸交于一點(diǎn),說(shuō)明沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。(4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫(huà)出了各自得到的aF圖線,兩圖線的斜率不同,說(shuō)明兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量不同。答案:(1)m?m0(2)QUOTE(3)沒(méi)有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠(4)小車(chē)及車(chē)中砝碼的質(zhì)量不同2.甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室,各取一套如圖1所示的裝置放在水平桌面上,小車(chē)上均不放砝碼,在沒(méi)有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖2中甲、乙兩條直線,設(shè)甲、乙用的小車(chē)質(zhì)量分別為m甲、m乙,甲、乙用的小車(chē)與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ甲、μ乙,由圖可知,m甲________m乙,μ甲________μ乙。(均選填“大于”“小于”或“等于”)

【解析】實(shí)驗(yàn)中如果沒(méi)有平衡摩擦力,對(duì)小車(chē)進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律Fμmg=ma,得a=QUOTEFμg,即aF圖像中,斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)QUOTE,a軸上的截距的絕對(duì)值表示μg,結(jié)合圖可得m甲<m乙,μ甲>μ乙。答案:小于大于3.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:(1)若采用如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置與方案,通過(guò)黑板擦控制兩小車(chē)的起動(dòng)與停止,將測(cè)量?jī)绍?chē)的加速度轉(zhuǎn)換為測(cè)量?jī)绍?chē)的位移。實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量的物理量是__________(填字母代號(hào))。

A.小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間B.小車(chē)通過(guò)的位移C.盤(pán)和盤(pán)中重物的總質(zhì)量D.車(chē)和車(chē)上重物的總質(zhì)量(2)在用DIS“研究小車(chē)加速度與力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí),所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖丙所示,重物通過(guò)細(xì)線跨過(guò)滑輪拉相同質(zhì)量小車(chē),用位移傳感器測(cè)定位移,用力傳感器測(cè)得拉力F,改變重物的重力重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次,記錄多組數(shù)據(jù),并畫(huà)出aF圖像。①該實(shí)驗(yàn)中,__________(選填“需要”或“不需要”)滿足“小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量”的條件。

②符合該實(shí)驗(yàn)方案得出的實(shí)驗(yàn)圖像應(yīng)是圖丁中的__________(填字母代號(hào))。

【解析】(1)兩小車(chē)同時(shí)起動(dòng)與停止,運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,由x=QUOTEat2可知,加速度的測(cè)量可以轉(zhuǎn)化為位移的測(cè)量,則不需要測(cè)量小車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;盤(pán)和盤(pán)中重物的總質(zhì)量、車(chē)和車(chē)上重物的總質(zhì)量在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)都要用到,故選A。(2)小車(chē)受到的拉力由力傳感器測(cè)得,不再用重