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页专题22探究加速度与力、质量的关系1．实验原理(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．(3)利用a＝ΔxT2求加速度(4)作出a－F图像和a－1m图像，确定a与F、m的关系．2．实验器材小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、天平、刻度尺、坐标纸．3．实验步骤(1)用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m.(2)按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上．(3)在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．(4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码．②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a.④描点作图，作a－F的图像．⑤保持槽码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－1m图像．4．数据处理(1)利用逐差法或v－t图像法求a.(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比．(3)以a为纵坐标，1m为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比．
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页5.注意事项(1)实验前首先补偿阻力：适当垫高木板不带定滑轮的一端，使小车的重力沿斜面方向的分力正好平衡小车和纸带受到的阻力。在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动（纸带上打出的点迹均匀分布）．(2)实验过程中不用重复补偿阻力．(3)实验必须保证的条件：m≫m′.(4)改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．6.误差分析(1)实验原理不完善：本实验用小盘和砝码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。(2)补偿阻力不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差。1．（2022·河南河南·高一期末）如图甲所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验小车装置（打点计时器等未画出）（1）本实验需要测量的物理量有三个，分别是________、_________和小车运动的加速度。（2）“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”方案中，下列说法正确的有_________。A．把木板的一侧垫高，补偿小车受到的阻力时，应装上纸带，不挂钩码，使小车能够沿木板匀速运动B．实验时应先接通电源后释放小车C．实验中所挂钩码的质量应远大于小车的质量D．每次改变小车的质量时，都应重新调节木板的倾斜度（3）某同学在实验中，打出的一条纸带如图乙所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有画出，其中1=1.48cm、2=2.09cm、3=2.71cm、4=3.30cm，已知交流电的频率为50Hz，则打下D点时小车的速度大小为___________m/s，小车在该运动过程中加速度的大小是___________m/s2。（均保留两位有效数字）
４.２ 实验：探究加速度与力、质量的关系
［教学目标］
一、知识目标：
理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关
二、能力目标：
指导学生知道用控制变量法进行实验
三、德育目标
1．通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度．
2．通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神．
3．培养学生合作的团队精神．
［教学重点］
1．控制变量法的使用．
2．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．
3．实验数据的分析与处理．
［教学难点］
1．如何提出实验方案并使实验方案合理可行．
2．实验数据的分析与处理
［课时安排］
2课时
［教学过程］
一、导入新课 利用多媒体投影图4—2—1；
分组定性讨论
组I：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同?
组2：力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同?
师：请组1的代表回答一下你们讨论的结果．
组1生：当物体质量一定时，物体的加速度应该随着力的增大而增大．
师：请组2的代表回答你们组讨论的结果。
组2生：当力大小相同时，物体质量越大，运动状态越难以改变，所以质量越大，加速度越小．
师：物体运动状态改变快慢取决于哪些因素?定性关系如何?
生l：应该与物体的质量和物体所受的力有关系．力越大，加速度越大；质量越大，加速度越小．
生2：这里指的力应该是物体所受的合力，以上图为例，物体所受的重力和支持力相等，不参与加速度的提供．
师：刚才进行多媒体演示时一次是固定力不变，一次是固定质量不变，这样做有什么好处呢? 生：方便我们的研究．
师：这是研究多个变量之间关系的非常好的方法，我们把它称作控制变量法．我们以前在什么地方学到过这种方法?
生1：在初中我们在探究物体的密度与质量、体积之间的关系时。
生2：在研究电流与电压、电阻的关系时．
师：好，我们这节课就用这种方法进行探究加速度和力、质量之间的关系．
《实验：探究加速度与力、质量的关系》
【学习目标】
1.认识影响加速度的因素—力和质量.
2.通过实验测量加速度、力、质量，分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图象.
3.能根据图象得出加速度与力、质量的关系.
4.体会“控制变量法”对研究问题的意义.
【重点难点】
1.体验实验探究过程：明确实验目的、分析实验思路、制定实验方案、得出实验结论.
2.初步认识数据处理时变换坐标轴的技巧.
3.初步了解将“不易测量的物理量转化为可测物理量”的实验方法.
4.会对实验误差作初步分析.
【知识链接】
1.探究加速度与力、质量的关系
（1）物体运动状态变化的快慢，也就是物体____________的大小，与物体的____________有关，还与物体____________有关.
（2）物体的质量一定时，受力越大，其加速度就____________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就____________.
（3）探究加速度与力的定量关系时，应保持物体____________不变，测量物体在____________的加速度；探究加速度与质量的关系时，应保持物体__________不变，测量不同质量的物体在____________下的加速度.
2.制定实验方案时的两个问题
（1）测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________，并用秒表测量____________，由公式____________算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带，根据____________来测量加速度.
（2）在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是____________关系.
3.怎样由实验结果得出结论
在本探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成____________，然后根据实验数据作出____________图象和____________图象，都应是过原点的直线.
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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. 会测量加速度、力和质量，能做出物体运动的a－F、a－1m
图像。
3. 会通过实验探究加速度与力、质量的定量关系。
学习过程
一、实验器材
小车、砝码、砝码盘、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。
二、实验原理
1、实验的基本思想——控制变量法
(1)保持研究对象即小车的质量不变，改变砝码盘内砝码的质量，即改变作用力，测出小车的对应加速度，验证加速度是否正比于作用力。
(2)保持砝码盘中砝码的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象即小车的质量，测出小车对应不同质量的加速度，验证加速度是否反比于质量。
2、三个物理量的测量方法——近似法
本实验的研究对象：小车(装置如图1所示)。
图1
(1)小车质量M的测量：利用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量。 2
(2)拉力F的测量：在平衡摩擦力后、细绳平行于长木板时、砝码盘和砝码的总质量m远小于小车质量M的情况下，可以认为砝码盘和砝码的总重力近似等于小车所受的拉力(合外力)。
(3)加速度a的测量：由纸带根据公式Δx＝aT2，结合逐差法计算出小车的加速度。
3、测量加速度的方案
方案一：应用纸带测加速度
在运动物体上安装一条连接打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度．前面所述的实验方案就是利用这种方法求取加速度的．它是根据在匀变速直线运动中，连续相等的时间T内的位移之差Δx＝aT2求出加速度。
方案二：应用匀变速运动规律求加速度
如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，那么，测量物体加速度最直接的办法就是用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a＝2xT 2 算出。
方案三：应用加速度与位移成正比
由于a＝2xT 2，如果测出两个初速度为零的匀加速运动在相同时间内发生的位移为x1、x2，则位移之比就是加速度之比，即：a1a2＝x1x2。
