2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系學(xué)案新人教版必修1

PAGE7-第2節(jié)試驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的必要性,了解運(yùn)動(dòng)與力的定向聯(lián)系。2.能夠運(yùn)用限制變量法設(shè)計(jì)試驗(yàn)并完成試驗(yàn)探究,學(xué)會(huì)用圖像法處理數(shù)據(jù)、探究規(guī)律。3.理解a-F、a-1m圖像的物理意義,能夠?qū)υ囼?yàn)自主預(yù)習(xí)加速度既與力有關(guān),又與質(zhì)量有關(guān)。當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)因素有關(guān)時(shí),為了弄清它們之間的關(guān)系,物理學(xué)中常用的一種方法叫作法。即:首先保持物體所受的外力不變,探討與的關(guān)系;然后保持物體的質(zhì)量不變,探討與的關(guān)系;最終經(jīng)過總結(jié)推理,得出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

課堂探究【課堂引入】上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了牛頓第肯定律,請(qǐng)復(fù)述牛頓第肯定律的內(nèi)容?！倔w驗(yàn)性探究】吹物理書小試驗(yàn):提起封面頁,吹剩余頁;提起剩余頁,用相同大小的力吹封面頁;提起剩余頁,用不同大小的力吹封面頁。視察試驗(yàn)現(xiàn)象,體會(huì)力、質(zhì)量與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變更快慢的關(guān)系。結(jié)論:【合作探究(一)】依據(jù)供應(yīng)的試驗(yàn)儀器,思索如何設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。1.應(yīng)當(dāng)讓小車做什么樣的運(yùn)動(dòng)?2.如何變更小車的質(zhì)量?3.如何為小車供應(yīng)恒定的外力并測量它?4.如何測量(或比較)小車的加速度?5.如何處理數(shù)據(jù)?【合作探究(二)】利用DIS系統(tǒng)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,定量探究。小車及傳感器質(zhì)量161g配重鐵片質(zhì)量每片50g小桶質(zhì)量6g 砝碼質(zhì)量每個(gè)5g試驗(yàn)器材位移傳感器、多用力學(xué)軌道及附件、計(jì)算機(jī)等。試驗(yàn)操作1.安裝好試驗(yàn)裝置后,進(jìn)行摩擦力平衡調(diào)整,點(diǎn)擊軟件“從v-t圖求加速度”,將小車放到軌道上,調(diào)整軌道一端高度,打開位移傳感器放射器的電源開關(guān),點(diǎn)擊“起先記錄”,給小車一個(gè)初速度,數(shù)據(jù)采集完成后點(diǎn)擊“停止記錄”,直到測得的加速度接近零為止。(課前完成)2.打開軟件主界面,點(diǎn)擊“牛頓其次定律”在窗口下方的表格內(nèi)輸入小車的質(zhì)量及拉力數(shù)值。3.小車上掛上牽引吊桶,釋放小車,使小車在吊桶的拉動(dòng)下起先運(yùn)動(dòng)。4.拖動(dòng)窗口下方的滾動(dòng)條,將試驗(yàn)獲得的v-t圖線置于顯示區(qū)域中間,點(diǎn)擊“選擇區(qū)域”,選擇須要探討的一段v-t圖線,表格中自動(dòng)記錄對(duì)應(yīng)的加速度。5.保持小車質(zhì)量不變,變更拉力,重復(fù)步驟3、4,可得到另外幾組數(shù)據(jù)。6.點(diǎn)擊“a-F圖像”按鈕,即得到加速度與拉力關(guān)系圖線。7.保持拉力不變,變更運(yùn)動(dòng)小車的質(zhì)量,重復(fù)步驟3、4,得到另外幾組數(shù)據(jù)。8.點(diǎn)擊“a-m圖像”按鈕,可得到加速度與質(zhì)量關(guān)系圖線?！舅妓髋c探討】該試驗(yàn)還可以進(jìn)一步改進(jìn)嗎?【試驗(yàn)改進(jìn)】【試驗(yàn)結(jié)論】核心素養(yǎng)專練1.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系試驗(yàn)中,以下做法中正確的是()A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.平衡摩擦力后,長木板位置不能移動(dòng),每次變更小車質(zhì)量時(shí),不須要重新平衡摩擦力C.小車釋放前應(yīng)靠近計(jì)時(shí)器,試驗(yàn)時(shí),先放開小車,后接通電源D.“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件即使不滿意,對(duì)探究過程也不會(huì)產(chǎn)生影響2.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)中,為了消退打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和木板對(duì)小車阻力的影響,須要平衡摩擦力,關(guān)于該操作環(huán)節(jié),下列四種裝置圖中正確的是()3.某同學(xué)為探究加速度與合外力的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置。一端帶有定滑輪的長木板固定在水平桌面上,用輕繩繞過定滑輪及輕滑輪將小車與彈簧測力計(jì)相連。試驗(yàn)中變更懸掛的鉤碼個(gè)數(shù)進(jìn)行多次測量,記錄彈簧測力計(jì)的示數(shù)F,并利用紙帶計(jì)算出小車對(duì)應(yīng)的加速度a。(1)試驗(yàn)中鉤碼的質(zhì)量可以不須要遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,其緣由是。

A.小車所受的拉力與鉤碼的重力無關(guān)B.小車所受的拉力等于鉤碼重力的一半C.小車所受的拉力可由彈簧測力計(jì)干脆測出(2)圖乙是試驗(yàn)中得到的某條紙帶的一部分。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用的溝通電頻率為50Hz,由紙帶數(shù)據(jù)求出小車的加速度a=m/s2。

(3)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可繪出小車的加速度a與彈簧測力計(jì)示數(shù)F的關(guān)系圖像,圖丙圖像中最符合本試驗(yàn)實(shí)際狀況的是。

4.如圖所示為用拉力傳感器(能測量拉力的儀器)和速度傳感器(能測量瞬時(shí)速度的儀器)探究“加速度與物體受力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置。用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小,在長木板上相距L=48cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器,分別記錄小車到達(dá)A、B時(shí)的速率。(1)試驗(yàn)主要步驟如下:①將拉力傳感器固定在小車上。②平衡摩擦力,讓小車在不受拉力時(shí)做運(yùn)動(dòng)。

③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;為保證細(xì)線拉力的方向不變,必需調(diào)整滑輪的高度使。

④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車,小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB。⑤變更所掛鉤碼的數(shù)量,重復(fù)④的操作。(2)下表中記錄了試驗(yàn)測得的幾組數(shù)據(jù),vB2-vA2是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差,則加速度的表達(dá)式a=次數(shù)F/NvB2-vA2/(m2a/(m·s-2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.624.6553.005.495.72(3)由表中數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上作出a-F關(guān)系圖線。(4)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線(圖中已畫出理論圖線),造成上述偏差的緣由除了拉力傳感器讀數(shù)可能偏大外,還可能是。

參考答案自主預(yù)習(xí)限制變量加速度質(zhì)量加速度力課堂探究【體驗(yàn)性探究】結(jié)論:力相同時(shí),質(zhì)量越大,加速度越小;質(zhì)量相同時(shí),力越大,加速度越大?！竞献魈骄?一)】1.初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2.變更小車上的配重片。3.平衡摩擦力,用已知質(zhì)量的托盤和砝碼拉小車,托盤和砝碼重力近似為對(duì)小車的拉力。4.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測量加速度?；蛘咭罁?jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,兩輛小車由靜止起先運(yùn)動(dòng),限制時(shí)間相同,位移之比即為加速度之比。5.采集數(shù)據(jù),描點(diǎn)作圖?！竞献魈骄?二)】試驗(yàn)改進(jìn):“a-m圖像”是曲線,不能直觀反映a-m定量關(guān)系,還需點(diǎn)擊“a-1m試驗(yàn)結(jié)論:在誤差允許的范圍內(nèi),物體加速度與作用力成正比,與質(zhì)量成反比。核心素養(yǎng)專練1.B2.B3.解析:(1)依據(jù)試驗(yàn)原理可知,彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為小車所受的拉力,不須要鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量這一條件,A、B錯(cuò)誤,C正確。(2)在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù),即Δx=aT2,解得a=x3-x12T2=0.0335-0.01852×0.(3)由題意可知,小車的加速度a與彈簧測力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是線性關(guān)系,試驗(yàn)存在阻力,即是不過原點(diǎn)的一條傾斜直線,故B最符合。答案:(1)C(2)0.75(3)B4.解析:(1)②平衡摩擦力完成的依據(jù)是小車在不受拉力作用時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。③為保證細(xì)線拉力的方向不變,細(xì)線必需與長木板平行。(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的