2024-2025學年新教材高中物理第四章運動和力的關系2實驗探究加速度與力質(zhì)量的關系學案新人教版必修1

PAGE7-第2節(jié)試驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關系學習目標1.理解探究加速度與力、質(zhì)量的關系的必要性,了解運動與力的定向聯(lián)系。2.能夠運用限制變量法設計試驗并完成試驗探究,學會用圖像法處理數(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囼炞灾黝A習加速度既與力有關,又與質(zhì)量有關。當一個物理量與多個因素有關時,為了弄清它們之間的關系,物理學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,探討與的關系;然后保持物體的質(zhì)量不變,探討與的關系;最終經(jīng)過總結推理,得出加速度與力、質(zhì)量的關系。

課堂探究【課堂引入】上一節(jié)課我們學習了牛頓第肯定律,請復述牛頓第肯定律的內(nèi)容?！倔w驗性探究】吹物理書小試驗: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。視察試驗現(xiàn)象,體會力、質(zhì)量與物體運動狀態(tài)變更快慢的關系。結論:【合作探究(一)】依據(jù)供應的試驗儀器,思索如何設計試驗方案。1.應當讓小車做什么樣的運動?2.如何變更小車的質(zhì)量?3.如何為小車供應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5g試驗器材位移傳感器、多用力學軌道及附件、計算機等。試驗操作1.安裝好試驗裝置后,進行摩擦力平衡調(diào)整,點擊軟件“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,點擊“起先記錄”,給小車一個初速度,數(shù)據(jù)采集完成后點擊“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下起先運動。4.拖動窗口下方的滾動條,將試驗獲得的v-t圖線置于顯示區(qū)域中間,點擊“選擇區(qū)域”,選擇須要探討的一段v-t圖線,表格中自動記錄對應的加速度。5.保持小車質(zhì)量不變,變更拉力,重復步驟3、4,可得到另外幾組數(shù)據(jù)。6.點擊“a-F圖像”按鈕,即得到加速度與拉力關系圖線。7.保持拉力不變,變更運動小車的質(zhì)量,重復步驟3、4,得到另外幾組數(shù)據(jù)。8.點擊“a-m圖像”按鈕,可得到加速度與質(zhì)量關系圖線?！舅妓髋c探討】該試驗還可以進一步改進嗎?【試驗改進】【試驗結論】核心素養(yǎng)專練1.利用打點計時器探究加速度與力、質(zhì)量的關系試驗中,以下做法中正確的是()A.平衡摩擦力時,應將重物用細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,每次變更小車質(zhì)量時,不須要重新平衡摩擦力C.小車釋放前應靠近計時器,試驗時,先放開小車,后接通電源D.“重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量”這一條件即使不滿意,對探究過程也不會產(chǎn)生影響2.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”試驗中,為了消退打點計時器和木板對小車阻力的影響,須要平衡摩擦力,關于該操作環(huán)節(jié),下列四種裝置圖中正確的是()3.某同學為探究加速度與合外力的關系,設計了如圖甲所示的試驗裝置。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相連。試驗中變更懸掛的鉤碼個數(shù)進行多次測量,記錄彈簧測力計的示數(shù)F,并利用紙帶計算出小車對應的加速度a。(1)試驗中鉤碼的質(zhì)量可以不須要遠小于小車質(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干脆測出(2)圖乙是試驗中得到的某條紙帶的一部分。已知打點計時器運用的溝通電頻率為50Hz,由紙帶數(shù)據(jù)求出小車的加速度a=m/s2。

(3)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)可繪出小車的加速度a與彈簧測力計示數(shù)F的關系圖像,圖丙圖像中最符合本試驗實際狀況的是。

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(能測量瞬時速度的儀器)探究“加速度與物體受力的關系”的試驗裝置。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兩點各安裝一個速度傳感器,分別記錄小車到達A、B時的速率。(1)試驗主要步驟如下: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做運動。

③把細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點釋放小車,小車在細線拉動下運動,記錄細線拉力F的大小及小車分別到達A、B時的速率vA、vB。⑤變更所掛鉤碼的數(shù)量,重復④的操作。(2)下表中記錄了試驗測得的幾組數(shù)據(jù),vB2-vA2是兩個速度傳感器記錄速率的平方差,則加速度的表達式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),在坐標紙上作出a-F關系圖線。(4)對比試驗結果與理論計算得到的關系圖線(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。

參考答案自主預習限制變量加速度質(zhì)量加速度力課堂探究【體驗性探究】結論:力相同時,質(zhì)量越大,加速度越小;質(zhì)量相同時,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動。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小車的拉力。4.用打點計時器測量加速度?；蛘咭罁?jù)運動學公式,兩輛小車由靜止起先運動,限制時間相同,位移之比即為加速度之比。5.采集數(shù)據(jù),描點作圖?！竞献魈骄?二)】試驗改進:“a-m圖像”是曲線,不能直觀反映a-m定量關系,還需點擊“a-1m試驗結論: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)試驗原理可知,彈簧測力計的讀數(shù)為小車所受的拉力,不須要鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量這一條件,A、B錯誤,C正確。(2)在勻變速直線運動中連續(xù)相等時間內(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與彈簧測力計的示數(shù)F的關系應當是線性關系,試驗存在阻力,即是不過原點的一條傾斜直線,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恰好做勻速直線運動。③為保證細線拉力的方向不變,細線必需與長木板平行。(2)由勻變速直線運動速度與時間的