人教高中物理必修一学案：4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 Word版

第四章 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系 【学习目标】

1．学会用控制变量法研究物理规律 2．学会怎样由试验结果得出结论 3．探究加速度与力、质量的关系 【学习重点】探究加速度与力、质量的关系 【学习难点】由实验结果得出结论

【预习自测】（认真阅读教材完成下列问题） 实验目的：

探究加速度与力、质量的关系：当质量一定是，加速度与力成 ；当作用力一定是，加速度与质量成 。 实验原理：

1．采用控制变量法：当研究对象有两个以上的参量发生牵连变化时，我们设法控制某些参量使之不变化，而研究其中 的变化的方法。本试验有F m a三个参量，研究加速度与力、质量的关系时，我们先控制一个变量。即当力不变时，加速度与 的关系；当质量不变时，加速度与 的关系。

2．要测量的物理量有：

实验器材：

打点计时器，纸带及复写纸片，小车，一端附有定滑轮的长木板，小桶和砂，细绳，导线，天平， ， 砝码。 实验步骤：

1．用天平测出小车和小桶的质量M和1/M，把数值记录下来。 2．按图把实验器材装好，不挂小桶。

3．平衡摩擦力： 4．把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先 再 ，取下纸带并标上号码。 5．保持质量不变，做上述试验，把力对应的纸带标好。 6．保持力不变，做上述试验，将质量对应的纸带标好。

7．计算出加速度，作出加速度与力的图像及加速度与质量得到数的图像。 画出图像：

a 1/M a 纸带 打点计时器

F 0

实验结论：物体的加速度与物体的 成反比，与物体 成正比。

【探究案】 题型一 对实验原理的理解

1．在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出个纸带的加速度后，将加速度与力、质量的有关数值记入表中，如图， ａ（ｍ／ｓ） Ｆ（Ｎ） ａ（ｍ／ｓ） １／Ｍ（ｋｇ－１２２１．９８ １．００ ４．０６ ２．００ ５．９５ ３．００ ８．１２ ４．００ ２．４０ ） ０．５０ ２．６６ ０．６７ ３．２３ ０．８０ ３．９８ １．００ 1.根据表中所列数据，分别画出a—F图像和a—1/M图像。

2．从第1问中得到图像可以判定：当M一定时，a与F的关系是 ； 当F一定时，a与M的关系是 。 3．由a-F图像可知M= 。 4．由a-1/M图像可知 F= ．

针对训练一：在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有________．

A．拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源

B．将打点计时器固定在平板上，并接好电源

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码 D．取下纸带，然后断开电源

E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动

F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

将以上步骤完善并填写在横线上(遗漏的步骤可编上序号G、H……)；实验步骤的合理顺序为：________________．

题型二 实验误差分析

某两个同学分别按步骤做该实验时，各自得到的图像如图甲和乙所示，则出现此种现象的原因 甲是 ，乙是_ _____。

图20

针对训练二：用如图20所示的实验装置可以探究加速度与力、质量的关系．小车上固定一个盒子(图中未画出)，盒子内盛有砂子，小车的总质量(包括车、盒子及盒内砂子)记为M，砂桶的总质量(包括桶以及桶内砂子)记为m．

(1)验证“在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比”．从盒子中取出一些砂子，装入砂桶中，称量并记录砂桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打点纸带中计算得到．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．以合外力F为横轴、加速度a为纵轴画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．

①a－F图象斜率的物理意义是__________________________________________． ②你认为把砂桶的总重力mg当作合外力F是否合理？

答：________(填“合理”或“不合理”)．

(2)验证“在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比”．本次实验中，保持桶内的砂子质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，以________为横轴，才能保证图象是一条过原点的直线． 【课堂小结】

【当堂检测】

某实验小组欲以图所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”．图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2． 下列说法正确的是

( )

A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源 B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 C．本实验中应满足m2远小于m1的条件

D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a－m1图象

第二章 第4节 自由落体运动

【学习目标】

1．知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动．

2．知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同．

【学习重点】自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程 【学习难点】自由落体运动有什么特点 【预习自测】

1.关于自由落体运动的加速度g,下列说法中正确的是( )

A.重的物体的g值大 B.同一地点,轻重物体的g值一样大

C. g值在地球上任何地方都一样大 D.g值在赤道处大于在北极处

2.一个铁钉与一个小棉花团同时从同一高处下落,总是铁钉先落地,这是因为( )