第二节 实验《探究加速度与力、质量的关系》
班级 姓名 小组
学习目标
1．会举例说明决定物体加速度的因素是力和质量
2．知道探究物体的加速度与力、质量关系的实验方案
3．能够通过作图分析加速度与力、质量间的关系
重点：探究加速度与力、质量关系的实验方案，作图分析加速度与力、质量间的关系
难点：作图分析出加速度与力、质量间的关系
实验过程
★探究加速度与力、质量关系
研究加速度a与力F及质量M的关系是时，采用的方法是 。
实验器材：纸带和复写纸、小车、小桶及砂子、细绳、薄木块、刻度尺、砝码、打点计时器、低压学生电源、导线、天平、附有定滑轮的长木板。
实验步骤：
1．用天平测出小车和小桶的质量M1和m1，并把数值记录下来。
2．安装好实验装置，并把悬挂小桶用的细绳系在车上。
3．平衡摩擦力： 。
4．记录在小车内所加砝码的质量，称好砂子后，将砂倒入小桶，把细绳系在小车上，并绕过定滑轮悬挂小桶，调整定滑轮的高度使绳与木板平行，接通电源，放开小车待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带并作好标记。（实验中为何要保证m＜＜ M ?）
5．保持车的质量不变，通过改变砂的质量而改变车所受的牵引力，再做几次实验。
6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，用公式a=(v2－v1)/△t或△x＝aT2算出各条纸带对应的加速度。
7．根据实验结果画出运动的a—F图线，确定加速度与力的关系。
8．保持砂子和砂桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加速度。作a—M图象还是作a—1/M来确定加速度与质量的关系？
★★某学生在《探究加速度与力、质量的关系》的实验中，在小车质量不变情况下，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示。
⑴根据表中的数据在图中作a－F图线；
2020版物理新教材人教必修一同步学案：4.2．实验：探究加速度和力、质量的关系及答案
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2．实验：探究加速度与力、质量的关系
知识纲要导引,
核心素养目标,
物理观念 学会用控制变量法探究物理规律
科学思维 控制变量法、图像法处理数据
科学探究 探究加速度与力、质量的关系
科学态度与责任 体会整个探究过程的科学严谨性和合理性
基 础 导 学
一、实验思路(自学教材第87页“实验思路”部分)
1．实验装置
将小车置于水平木板上，通过滑轮与槽码相连．小车可以在槽码的牵引下运动．
2．实验思路
(1)加速度与力的关系
保持小车质量不变――→拉力与槽码所受的重力相等测得不同拉力下小车运动的加速度――→分析加速度与拉力的变化情况――→找出二者之间的定量关系．
(2)加速度与质量的关系
保持小车所受的拉力不变――→改变小车的质量测得不同质量的小2020版物理新教材人教必修一同步学案：4.2．实验：探究加速度和力、质量的关系及答案
- 2 - / 17 车在这个拉力下运动的加速度――→分析加速度与质量的变化情况――→找出二者之间的定量关系．
二、物理量的测量(自学教材第87、88页“物理量的测量”部分)
1．质量的测量：可以用天平测量
2．加速度的测量
方法1：由x＝12at2计算出加速度
方法2：将打点计时器的纸带连在小车上，根据纸带上打出的点来测量加速度．
方法3：测量不同情况下物体加速度的比值a1a2＝x1x2.
3．力的测量：小车所受的拉力替代合力，用悬挂物重力替代小车所受的拉力．(条件是槽码的质量要比小车的质量小很多)
三、进行实验(自学教材第89页“进行实验”部分)
1．调试实验装置进行实验．
2．加速度与力的关系：设计表格，把测得的同一个小车在不同拉力F作用下的加速度a填在表1中．
表1：小车质量一定
拉力F
加速度a
3．加速度与质量的关系：设计表格，把测得的不同质量的小车在相同拉力作用下的加速度a填在表2中．
人教版高一物理必修第一册课堂同步精选练习
4.2实验 探究加速度与力、质量的关系（解析版）
1. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,如图所示是某同学正要释放小车的情形,下列说法正确的是( )
A.应把长木板水平放置 B.应使小车离打点计时器远些
C.应将打点计时器接在直流电源上 D.应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行
【答案】D
【解析】实验时需要注意操作事项,为了使绳子的拉力充当小车运动的合力,应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行。
2. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤中,下列做法正确的是( )
A.同时改变拉力F和小车质量m的大小
B.先保持小车质量m不变,研究加速度a与拉力F的关系,再保持F不变,研究a与m的关系,最后导出a与m及F的关系。
C.只改变拉力F的大小,小车质量m的大小始终保持不变
D.只改变小车质量m的大小,拉力F的大小始终保持不变
【答案】B
【解析】实验中变量较多时,采用控制变量法,即先保持一个变量不变,研究另外两个变量之间的关系。 3. 某同学采用如图(1)所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F;通过分析打点计时器打出的纸带,测量加速度a。作出图(2)所示a-F图象,根据图象中的点迹,判断造成这种结果的原因可能是 ( )
图(1)
图(2)
A.在平衡摩擦力时将木板右端垫的过低
B.没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力时将木板右端垫的过低
C.测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大
D.砂桶和砂的质量过大,不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件
【答案】D
【解析】图象不经过原点,拉力为零,加速度不为零,可知平衡摩擦力过度,即木板倾角过大;曲线上部出现弯曲现象,随着F的增大,即砂和砂桶质量的增大,不再满足砂和砂桶的质量远小于小车质量的实验条件,故D正确。
4. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图所示的实验装置与方案。本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止,将测量两车的加速度转换为测量两车的位移。实验中不需要测量的物理量是( )
实验报告 探究加速度与物体质量、物体受力的关系 实验目的
1．学会用控制变量法研究物理规律．
2．探究加速度与物体质量、物体受力的关系．
3．掌握灵活运用图象处理问题的方法． 实验原理
探究加速度a与力F、质量M的关系时,应用的基本方法是__________，即先控制一个参量——小车的质量M不变,讨论加速度a与力F的关系；再控制小盘和砝码的质量不变,即力F不变,改变小车质量M，讨论加速度a与质量M的关系． 实验器材
打点计时器、复写纸片和纸带、一端有定滑轮的长木板、小车、小盘、______电源、______、砝码、________、导线． 实验步骤
一、测质量
1．用天平测出小车和砝码的总质量M，小盘和砝码的总质量m，把测量结果记录下来．
二、仪器安装及平衡摩擦力
2．按图1把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在车上，即不给小车加牵引力．
图1
3．平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一块木板．反复移动木板的位置,直至小车拖着纸带在斜面上运动时可以保持__________运动状态．这时，小车受到的摩擦阻力恰好与小车所受的重力__________的分力平衡．
三、保持小车的质量不变,研究a与F的关系
4．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂小盘，先__________再____________,打点计时器在纸带上打下一系列的点，打完点后切断电源，取下纸带，在纸带上标上纸带号码．
5．保持小车和砝码的质量不变,在小盘里放入适量的砝码，把小盘和砝码的总质量m′记录下来，重复步骤4。在小盘内再放入适量砝码，记录下小盘和砝码的总质量m″，再重复步骤4，重复三次，得到三条纸带．
6．在每条纸带上都选取一段比较理想的部分,标明计数点，测量计数点间的距离,算出每条纸带上的加速度的值，并记录在表格(一）内．
表(一）
实验次数 加速度a/（m·s－2） 小车受力F/N
1
2
3
4
四、保持小盘和砝码的质量不变，研究a与M的关系
