4.2 实验 探究加速度与力 质量的关系导学案

2019-2020年高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系导学案【课程学习目标】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、力和质量；会做出加速度与力、加速度与质量的关系图象。

3.能根据图象得出加速度和力、质量的关系4.知道平衡摩擦力的方法和判断摩擦力是否得到平衡的方法。

【重点及难点】对于实验条件：车质量（包括车内砝码）M远大于盘和砝码的总质量m的理解【课堂导学】1、物体运动状态的变化指的是的变化，也就是物体产生了；是迫使“物体运动状态变化”的原因，也就是物体产生的原因；是抵抗“物体运动状态变化”的本领；是描述“物体运动状态变化”快慢。

（选填：“速度v”、“ 质量m”、“外力F”“、加速度a”）。

2、为了研究加速度、物体质量和受力之间关系，可以采用法：即先控制，研究；再控制，研究。

本实验需要测量的物理量有加速度、力与质量，其中质量可用测量。

①怎样测量（或比较）加速度？课本P73参考案例一是如何比较加速度呢？为什么可用两车的位移之比表示它们的加速度之比？课本P73参考案例二是如何测量加速度呢？②怎样测量力？在参考案例二 (如图所示)，如何给小车提供恒定的外力？③为什么图中木板要倾斜？木板要倾斜到什么程度？如果在气垫导轨上做参考案例二实验需要将气垫导轨倾斜吗？④本实验对小车前端的细线有什么要求？提示：本实验方案中，在平衡好摩擦的前提下，还要满足小车质量（包括车内砝码）M远大于盘和砝码的总质量m时，可以认为小车运动过程中．．．．．。

．．．．．．砝．码的总重力．．外力等于盘和．．．．．．．所受⑤怎样处理参考案例二得到的数据？在研究加速度与质量的关系时，为什么要用为横坐标，加速度a 为纵坐标，描绘a —图象，而不是描绘a —m 图象？例1、某同学做“探究加速度、力和质量的关系”实验，如图所示为他正要释放小车时的情形，对此另一位同学提出来实验应改进以下几点，中正确的是（ ）A 、应把长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦阻力B 、应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行C 、应将打点计时器接在直流电源上D 、应将小车远离打点计时器例2：下面是“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤：①用天平测出小车质量M 和小盘质量m②安装好打点计时器，在小车上安装好纸带③调整长木板的倾斜程度④在小盘中加入适量的砝码m 1⑤保持小车质量一定，探究加速度与力的关系⑥保持小车所受拉力一定，探究加速度与质量的关系（1）步骤③的目的是 （2）步骤④中，要求小盘和砝码总质量（m+m 1） 小车质量M（3）步骤⑤、⑥，表明该实验采用的科学方法是例3．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s ．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a ＝________m/s 2.(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a 与砝码盘中砝码总重力F 的实验数据如下表：请根据实验数据在上图中作出a －F 的关系图象．(3)根据提供的实验数据作出的a －F 图线不通过原点，请说明主要原因．砝码盘中砝码总重力F(N)0.196 0.392 0.588 0.784 0.980 加速度a (m·s －2) 0.69 1.18 1.66 2.18 2.70参考答案：【课堂导学】1.速度；外力F；质量m；加速度a2.控制变量；质量加速度外力；外力加速度质量；天平3. 通过相同时间内发生位移来比较加速度；在本探究实验中，两车均做初速度为0的匀加速直线运动。

高中物理4.2实验探究加速度与力、质量的关系导学案新人教版必修1【学习目标】知识与技能1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关.2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系.3.培养学生动手操作能力.过程与方法1.学生掌握在研究三个物理量之间关系时，用控制变量法实现.2.指导学生根据原理去设计实验，处理实验数据，得出结论.3.帮助学生会分析数据表格，利用图象寻求物理规律.情感态度与价值观1.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神.2.使学生养成实事求是的科学态度，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦.3.培养学生的合作意识，相互学习、交流、共同提高的学习态度.【重点难点】1.怎样测量物体的加速度.2.怎样提供和测量物体所受的力.【教学难点】指导学生选器材，设计方案，进行实验，作出图象，得出结论.【学习内容】课前预习1．从前几章的知识可知，物体的速度是描述物体运动状态的物理量，物体的运动状态变化，是以________这一物理量的变化表现出来的．而我们已经学习过的____________是描述物体速度变化快慢的物理量，因此加速度便是描述物体运动状态变化快慢的物理量．所以，第一个课题就应是________________________________．而在相同力的作用下，由于不同质量物体的惯性不同，速度变化的快慢也不同，质量是物体惯性的量度，所以，第二个课题就应是____________________________．2．在该实验中有三个变量，为了研究问题的方便，可采取保持一个量不变，而观察另外两个量变化的情况的方法，称为________________．思考利用第二章“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置，除了电磁打点计时器外，探究加速度与力、质量的关系，还需要哪些器材？3．探究加速度与力的关系时的基本思路是：保持物体的________不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系．4．探究加速度与质量的关系时的基本思路是：保持物体________________相同，测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系思考1．控制变量法：在研究三个物理量之间的关系时，先让其中一个量保持不变，研究另外两个量之间的关系，最后总结三个量之间的相互关系．2．实验原理：研究加速度与物体受到的合外力间的关系时，保持物体的质量不变；研究加速度与物体的质量间的关系时，保持物体受到的合外力不变．探究知识一、研究多个变量之间关系的重要方法 提出问题1．既然物体的加速度与物体的质量以及它受到的力有关，到底存在怎样的关系，请同学们讨论一下，通过什么实例可定性地说明它们之间的关系．2．加速度的大小与物体的受力和物体的质量有关，那么我们应采用什么方法来研究加速度的大小与物体的受力和物体的质量之间的定量关系呢？ 二、加速度与力的关系 学生阅读明确以下两个方面的内容：1．实验的基本思路：保持物体的质量不变，测量物体在不同力下的加速度，分析加速度与力的关系．2．实验数据的分析：根据定性分析判断结果：力越大，加速度越大，猜测a ∝F ，Fn. 三、加速度与质量的关系阅读课本，明确以下两个方面的内容：1．实验的基本思路：保持物体受力不变，测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系．2．实验数据的分析：根据定性分析判断结果：质量越大，加速度越小，猜测a ∝1m ，1mn四、制定实验方案时的两个问题1．怎样测量(或比较)物体的加速度？ (1)测量方法①让物体做初速度为零的匀加速直线运动，用刻度尺测量物体运动的位移，用秒表测量物体运动的时间，由x ＝12at2公式算出．②让物体做初速度为零的匀加速直线运动，在运动物体后安装一条通过打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度． (2)比较方法①如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动在相同时间内发生的位移x1、x2，位移之比就是加速度之比． a1a2＝x1x2②如果测出两个初速度为零的匀加速直线运动的物体在相同位移内所用时间t1、t2，时间比的平方就是加速度之比的倒数． a1a2＝t22t212．怎样提供和测量物体所受的恒力？如图1所示，在水平木板上放置一辆小车．小车的前端系上细绳，细绳的另一端跨过定滑轮并挂上一个质量很小的重物．小车的尾部挂上一条纸带，纸带穿过打点计时器．为了消除摩擦力对小车的影响，必须将木板无滑轮的一端稍微垫高一些，用____________来抵消摩擦力，直到小车不挂重物时能匀速运动为止．当挂上重物时，只要重物的质量____________小车的质量，那么可近似认为重物所受的重力大小等于小车所受合外力的大小．图1例1在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力F关系的有关数据记录在表1中．将测得的反映加速度a和质量M关系的数据列在表2中．表1a/(m·s－2) 1.98 4.06 5.95 8.12F/N 1.00 2.00 3.00 4.00表2a/(m·s－2) 2.04 2.66 3.23 3.981M/kg－10.50 0.67 0.80 1.00(1)根据表中所列数据，分别画出a－F图象和a－1M图象．(2)从图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为____；当F一定时，a与M的关系为____．(3)由a－F图象可知，M＝______.(4)由a－1M图象可知，F＝______ .图2例2在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，利用如图2所示的装置．(1)本实验采用的实验方法是______A．控制变量法B．假设法C．理想实验法(2)下列说法中正确的是______A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小B．在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量C．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a－1m图象D．当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：(小车质量保持不变)①根据表中的数据在图3坐标上作出a－F图象．F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60a/m·s－2 0.10 0.20 0.28 0.40 0.52图3②图线不过原点的原因可能是_______________________________________________【课堂小结与反思】本节课以实验为依据，采用控制变量法进行研究.根据已掌握的物理知识自行设计实验方案、探索物理规律是物理学研究的重要方法.其基本思路是：提出问题→猜想（作出假设）→进行实验（收集数据）→数据分析→得出结论→反复验证→得出定律.【课后作业与练习】1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，关于小车所受的合力，下列叙述中正确的是()A．小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力B．小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车所施加的拉力C．只有在平衡摩擦力后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D．只有在平衡摩擦力后，且小车的质量远大于吊盘与砝码的总质量时，小车所受合力才可以认为等于吊盘和砝码的重力2．在本实验中，下列做法和理由正确的是()A．实验中所用电源为低压直流电源B．可以将装有沙子的小桶用钩码代替，这样会使实验更加方便C．实验结果不用a－M图象，而用a－1/M图象，是为了便于根据图象直观地做出判断D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和沙的质量(M′和m′)以及小车质量M后直接用公式a＝(M′＋m′)g/M求出．3．在本实验中，下列说法中正确的是()A．平衡摩擦力时，小桶应用细线通过定滑轮系在小车上，但小桶内不能装沙B．实验中无须始终保持小车和砝码的质量远远大于沙和小桶的质量C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力4．实验台上备有下列器材：A．打点计时器、纸带及复写纸片；B.附有定滑轮的长木板；C.小车；D.砝码；E.钩码；F.小桶、细绳、沙；G.两根导线；H.停表；I.天平(附砝码)；J.刻度尺；K.弹簧秤；L.6 V蓄电池；M.学生电源；N.小木板；O.铁架台．为探究加速度与力和质量的关系，选用的器材是_______.。

4.2探究加速度与力、质量的关系导学案【学习目标】1．能独立设计探究加速度、质量、力三者关系的探究方案。

2．会测量加速度、力、质量；并能作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象；能根据图象写出加速度与力、质量的定量关系。

3．体会探究过程的科学性和严谨性。

【学习过程】温故知新1.加速度是描述物理量。

2.质量具有抵抗的能力。

3.力能够改变物体的。

一、学始于疑———我思考，我收获1.相同质量的小车，受不同的拉力，谁加速快？2.受同样的拉力，轻车和重车谁加速快？3.猜想：加速度与力、质量可能是什么样的关系？二、实验方案设计———质疑解惑，合作探究实验探究一般采用什么方法？方法：设计什么样的实验方案，才能消除它们之间的影响？方案：1.2.三、物理量的测量1.质量的测量2.加速度的测量3.力的测量三、实验探究实验仪器：长木板、小车、电火花打点计时器、交流电源、砝码、钩码、纸带、天平、刻度尺 1.用天平测小车、砝码、钩码质量 2.连接实验装置：注：先不挂钩码3.平衡摩擦力（阻力补偿）注：平衡摩擦力一次就行了，不用每次都平衡 4.分组探究探究一：保持小车质量M 不变，改变F ，探究a 与F 的关系实验数据图像分析以 a 为纵轴， F 为横轴， 作 a---F 图象利用图象得到结论：在实验误差允许的范围内，探究二:保持小车拉力F不变，改变M，探究a与M的关系实验数据图像分析以 a 为纵轴，M 为横轴，作a---M 图象如果得到的图像不容易得出结论，我们应该怎么办呢？以为纵轴，为横轴，作图象利用图象得到结论：在实验误差允许的范围内，实验结论：四、随堂练习1．在验证牛顿第二定律实验中，(1)某组同学用如图甲所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系．下列措施中不需要和不正确的是________．①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加钩码，使小车能匀速滑动③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力④实验中通过在塑料桶中增加钩码来改变小车受到的拉力⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源(2)某组同学实验得出数据，画出a－F图象如图乙所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是________．A．实验中摩擦力没有平衡B．实验中摩擦力平衡过大C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行D．实验中小车质量发生变化（3）用如图所示的装置研究质量一定时，加速度与力的关系．实验中认为细绳对小车的作用力F等于沙和桶的总重力mg. 根据测得的数据作出a－F图线．发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有______________五、我的收获———反思静悟，体验成功。

《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.【问题探究】当研究三个或三个以上的参量之间的关系时应采用什么研究方法？在探究加速度与力的关系时，这个力应是物体所受的合力，如何为运动物体提供一个恒定的合力？在研究加速度与质量的关系时，为什么要描绘a －m1图象，而不是a －m 图象？ 1.控制变量法研究三个量之间的关系时，先要保持某个量不变，研究另外两个量之间的关系，再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系，然后综合起来得出结论.这种研究问题的方法叫控制变量法，是物理学中研究和处理问题时经常用到的方法.例如本实验中：控制m 不变，研究加速度a 与外力F 的关系；控制F 不变，研究加速度a 与质量m 的关系.2.探究加速度与力的关系（1）探究加速度与力的关系，这个力应该是物体所受的合力，故探究时应设法使你测出的力就是该物体的合力.采用案例中的设计方案时，近似认为砝码和托盘的重力就是小车所受的合力，这就必须平衡掉小车运动过程中所受的摩擦力，具体方法是：将木板固定打点计时器的一端垫高到一个适当的角度，使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡，使得连有纸带的小车在上面轻轻一推恰能匀速下滑为止.（2）利用所测得的数据在a －F 坐标上描点并连线，所连的直线应通过尽可能多的点，不在直线上的点应均匀分布在直线两则，这样所描的直线可能不过原点，如图4－2－1所示.图4－2－1图（a ）是由于平衡摩擦力时斜面倾角太小，未完全平衡摩擦力所致；图（b ）是由于平衡摩擦力时斜面倾角太大，平衡摩擦力过度所致.特别提醒：平衡摩擦力时要使小车拖着纸带，使纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态，通过打下的纸带判断小车是否做匀速直线运动，从而判断是否已经平衡了摩擦力.3.在研究加速度与质量的关系时，为什么描绘a －m1图象，而不是描绘a －m 图象？ 在相同力的作用下，质量m 越大，加速度越小.这可能是“a 与m 成反比”，但也可能是“a 与m 2成反比”，甚至可能是更复杂的关系.我们从最简单的情况入手，检验是否“a 与m 成反比”.实际上“a 与m 成反比”就是“a 与m 1成正比”，如果以m 1为横坐标，加速度a 为纵坐标建立坐标系，根据a －m1图象是不是过原点的直线，就能判断加速度a 是不是与质量m 成反比.当然，检查a －m 图象是不是双曲线，也能判断它们之间是不是反比例关系，但检查这条曲线是不是双曲线并不容易；而采用a －m 1图象，检查图线是不是过原点的倾斜直线，就容易多了.这种“化曲为直”的方法是实验研究中经常采用的一种有效方法，在以后的学习中也会用到.4.实验中需注意的事项（1）平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.（2）平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行.只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等.（3）小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车.（4）作图象时，要使尽可能多的点分布在所作直线上，不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧.离直线较远点是错误数据，可舍去不予考虑.【典型例题】应用点一：数据处理例1：若测得某一物体m 一定时，a 与F 的关系的有关数据资料如下表. a /（m·s －2）1.98 4.06 5.95 8.12 F /N 1.002.003.004.00（1）根据表中数据，画出a －F 图象.（2）从图象可以判定：当m 一定时，a 与F 的关系为_________.解析：由表格中的数据可知，a 与F 增加的倍数大致相等，可先假设a 与F 成正比，则图象是一条过原点的直线.同时因实验中不可避免地出现误差，研究误差产生的原因，从而可减小误差，增大实验的准确性.连线时应使直线过尽可能多的点，不在直线上的点应大致分布在直线两侧，离直线较远的点应视为错误数据，不予考虑.因此在误差允许的范围内图线是一条过原点的直线.答案：（1）如图4－2－2所示图4－2－2（2）成正比关系误区警示：采用描点法画图象时应该用直线把描出的点连起来，使不在直线上的点尽可能的均匀分布于直线两侧，这样可以减小实验误差，且离直线较远的点，误差很大，就是错误数据，可直接舍去，绝对不能连成折线.例2：若测得某一物体受力F 一定时，a 与M 的关系数据如下表所示：（1）根据表中所列数据，画出a －m 图象. （2）由a －m1关系可知，当F 一定时，a 与M 成__________关系. 解析：要画a 与m 1的图象，需要先求出对应的m1，其数据分别为：0.50 kg -1、0.67 kg -1、0.80 kg -1、1.00 kg -1.然后描点、连线，得到的图象如图4－2－3所示，由图象可知a 与m1成正比，即a 与M 成反比.答案：（1）a －m1图象如图4－2－3所示图4－2－3（2）反比点评：探究加速度与质量的关系时，有的同学作出了a－M图象如图4－2－4所示，并由此图象得出了加速度与质量成反比，这是不可以的，如果图线是直线，我们可以直接得出加速度与质量的对应关系，但如果图线是曲线，我们就无法确定加速度与质量的关系，这时可采用“化曲为直”的方法进行处理.图4－2－4应用点二：实验误差分析例3：用图4－2－5（a）所示的装置是研究质量一定时，加速度与作用力的关系.研究的对象是放在长木板上的小车，小车的质量为M，长木板是水平放置的.小车前端拴着细轻绳，跨过定滑轮，下面吊着砂桶.实验中认为细绳对小车的作用力F等于砂和桶的总重力mg.用改变砂的质量的办法来改变小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据.然后根据测得的数据作出a－F图线.图4－2－5一学生作出图4－2－6（b）所示的图线，发现横轴上的截距OA较大，明显地超出了偶然误差的范围，这是由于在实验中没有进行下面的步骤，即__________________________.解析：细绳对小车的拉力F达到一定的数值前，小车仍静止，表示木板的摩擦力较大不能忽略，同时也表明该同学做实验时，没有给实验装置平衡摩擦力.答案：没有给实验装置平衡摩擦力点评：运用图象分析实验误差原因，是实验探究中一项很重要的能力.【课堂练习】1、某学生在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，测得小车的加速度a与拉力F 的资料如下表所示.F/N 0.20 0.30 0.40 0.50a/（m·s－2）0.10 0.21 0.29 0.40 （1）根据表中的数据在图4－2－6坐标系中作a－F图线.图4－2－6（2）图线在F轴上截距的物理意义是_________________________________________.2、在上题中，如果此学生根据测得的数据作出的a－F图线如图4－2－7所示，则实验中出现误差的原因是____________.图4－2－73、.教材第76页问题【学后反思】。

《第2节实验：探究加速度与力.质量的关系》导学案一.实验U的1.学会用控制变量法探究物理规律•2.探究加速度与力、质量的关系•3•掌握利用图象处理数据的方法•二.实验思路采用控制变量法，在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套確码)、刻度尺•四、实验步骤1.测质量：用天平测量小盘的质量处和小车的质量％2.安装器材：按如图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)•城带接电源ir3.平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置,使小车在不挂小盘和舷码的宿况下，能沿木板做匀速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)•(1)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和確码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带，纸带记录了小车的运动悄况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘和確码的总重力吗&(2)保持小车的质量不变，改变小盘中確码的质量，巫复步骤(1),多做儿次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和確码的总重力处耳隔…(1) 保持小车所受的合外力不变，在小车上加码，接通电源后放开小车,用纸带记录小车的运动悄况：取下纸带，并在纸带上标上号码及小车和確码的 总质量盘.(2) 继续在小车上增加確码，巫复步骤(1),多做儿次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和確码的总质量必，必，…A Y6.用公式或日=-厂求得小车的加速度⑦ 将得到的数据填入相应 表格中，以便进行数据验证•五、数据处理1.把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中•2.把不同质量的小车(小车和確码)在相同力的作用下产生的加速度大小填在表中•物理量123456质量〃1M加速度a以8为纵坐标，分别以〃和7为横坐标，根据数据作玄一•"图象和召(1) 保持物体质量不变时，物体的加速度a 与所受力尸成正比• (2) 在力尸不变时，物体的加速度a 与质量"成反比・六、误差分析1.系统误差：本实验用小盘和確码的总重力Mg 代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和舷码的总重力.小盘和舷码的总质量越接近于 小车的质量，误差越大；反之，小盘和舷码的总质量越小于小车的质量，山此 引起的误差就越小-因此，要求小盘和確码的总质量远小于小车的质量是为了 减小因实验原理不完善而引起的误差・2.偶然误差：摩擦力平衡不准确、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・七、注虑事项1.平衡摩擦力时不要挂車物-整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和码的质量还是改变小车和舷码的质量，都不需要更新平衡摩擦力•2.实验中必须使小车和確码的总质量远大于小盘和確码的总质量•3. 改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量黑近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车•4. 作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧•类型一实验原理和实验操作莎〕在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，釆用如图所示 的实验装置，小车及车中的確码的总质量用弭表示，盘及盘中的確码的总质量 用加表示，小车的加速度可山小车后拖动的纸带上的由打点计时器打出的点计 算得出•3.实验结论小等于盘和盘中確码的重力•(2)—组同学在保持盘及盘中的舷码质量一定的情况下，探究加速度与小车质量的关系.以下做法正确的是(A. 平衡摩擦力时，应将盘及盘中的確码用细线绕过定滑轮系在小车上B. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C. 实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源D. 用天平测出加和必 之后可直接用公式a=器求出小车运动的加速度 (3) 在保持小车及车中的確码质量”一定，探究加速度与所受合外力的关系时，山于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的a-F 关系分别如图中屮.乙 所示(8是小车的加速度，尸是细线作用于小车的拉力)•出现以下1W 况的原因分乙图:［解析］(1)对于盘及盘中舷码，有mg-T=ma^对于小车，有T=Ma.联 立可得a=曲I d T=孙+課g,只有当/时，才可认为T^mg.(2)平衡摩擦力时，先去掉盘、盘中確码和细线，只让小车在重力沿斜面方向的分力作用下向左运动，当小车能匀速运动时，重力沿斜面方向的分力和摩 擦力平衡，故A 不正确；调好后，当再次改变小车质量时，无需再平衡摩擦 力，B 正确；实验时，要先接通打点计时器的电源，使打点计•时器正常工作, 再释放小车，C 不正确；小车的加速度是通过处理纸带确定的，D 不正确•(3) III 屮图可看出，尸 =0时，aHO,说明木板的倾角过大，重力沿斜面方向的分力大于摩擦力.山乙图可看出，只有当尸达到一定值时，才会有加速J(1)当M 与肿的大小关系满足时，才可以认为细线对小车的拉力大屮图: 0乙度，说明平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力•［答案］(1)冰(2)B (3)木板的倾角过大没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足类型二数据处理和误差分析「画⑵ 某同学设计•了一个探究加速度5与物体所受合力尸及质量m关系的实验，如图屮为实验装置简图(交变电流的频率为50 Hz). 小隻田^吏戛単A花tf■时》6・19 6.70 7.21 7.724位：cm乙(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为M/S"结果保®两位有效数字).(2)保持沙和沙桶的总质量不变，改变小车质量皿分别得到小车的加速度自与质打及对应的謬据，如表所示:L/kg-i4.003. 45 3.03 2. 50 2. 00 1.41 1.00 0. 60m请在如图丙所示的方格坐标纸中画出a —-图线，并依据图线求出小车的加737速度&与质量倒数詳间的关系式:(3) 保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的总质量，该同学根据实验数据作出了加速度a 随合力尸变化的图线，如图丁所示，该图线不通过原点，其主要原 因是［解析］(1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移的大小, 可以选用公式法计算加速度•山题图乙可知*1 = 6・19 cm,疋=6. 70 cm,・勺=7・21 cm, X\ = J12 cm. 电火花计时器的打点周期z=-=o. 02 S,(7. 72+7. 21)- (6.70 + 6.19)x0，〃心.2 m/sl⑵在a--坐标系中描点连线得8—-图线，如图所示，可得a=-BJIB LIB2.52卅卅卅1 •卅删jtlifittii 删* 黜删甘,0 LO 2.0 3,0 4.0 5.0(3) III a-F 图线知尸增大至某值时物体开始有加速度，说明实验前没有平衡 摩擦力或者平衡摩擦力不充分・(胫+及)—(上+小) a=(47)-(4X0. 02)-a/(ni ■丁9T［答案］(1)3.2 (2)见解析图所示a=-(3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不充分实验中作出的a-尸图象有时不过原点，造成这种现象的主要原因是：实验 中没有考虑所挂重物的托盘的质量，误将a 物的重力等于拉力只 或是平衡摩 擦力时垫得太高了，此时会出现图象屮的情况：若实验中没有平衡摩擦力或摩 擦力平衡不充分，则会出现图象乙的悄况・类型三实验改进与创新<31某实验小组用如图1所示的装置探究质量一定时加速度与力的关系-用铁架台将两块固定有定滑轮的木板架起，木板的右端固定了两个打点计 时器，将两个质量相等的小车月、方放置在木板右端，用细线绕过滑轮组后与两 小车相连•两条纸带穿过打点il •时器后分别与小车连接在一起-将两个打点计 时器接在同一个电源上，确保可将它们同时打开或关闭-实验时，屮同学将两 小车按住，乙同学先在动滑轮下方挂上一个钩码，再接通电源使打点计时器开 始工作-打点稳定后，屮将两俩小车同时释放.在小车撞到定滑轮前，乙断开 电源，两打点计时器同时停止工作，取下两条纸带，通过分析处理纸带记录的信息，可以求出两小车的加速度，进而完成实验-请回答以下问题:图2(1) 图2为小车月后面的纸带，纸带上的0, 1, 2, 3, 4, 5, 6为每隔4个打印点选取的il •数点，相邻两il •数点间的距离如图2中标注，单位为cm •打点 计时器所用电源的频率为50 Hz 、则小车力的加速度鸟= 留两位有效数字)，同样测出小车万的加速度越，若a. : a ：近似等于m/s"结果保F就可说明质量一定的1W况下，物体的加速度与力成正比•(2)丙同学提出，不需测出两小车加速度的数值，只量出两条纸带上从第一个打印点到最后一个打印点间的距离X,、上，也能完成实验探究，若xZ近似等于，也可说明质量一定的1W况下，物体的加速度与力成正比，理由［解析］(1)每隔4个打印点选取一个计数点，计数点间的时间间隔: t= 0. 02X5 5=0.1 S,由匀变速直线运动的推论：可知，加速度为: a—X1 —-Yi+xi—-Y：+A6—-V3 (2. 79 — 1. 40 + 3. 32 — 1. 91 + 3.81 — 2. 32) X 10 '9r 9X0. r m/s '^0. 48 m/s< Ilj图1所示实验装置可知，小车力受到的拉力为小车万受到拉力卫9色也另产a:的刁两车的质量肿相等，两车的加速度之比：盂百可花Pm(2)两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，它们的运动时间r相等，它2^1 广 1 1们的位移之比：-=：—=-=-，如果一=E也可以说明质量一定的悄况下，物船1 , 型2Xz 2体的加速度与其质量成正比•［答案］(1)0.48 1 : 2 (2) 1 ： 2 111 x=-ar可知，当时间？相等时，位移与加速度成正比本题考查了实验数据处理、考查了实验误差分析-对于实验题要明确实验原理，这是解题的前提与关键・■ ■■随堂知能演练■■■1.通过小车在拉力作用下的加速运动，来探究加速度、力和质量三者之间的关系-下列说法中符合实际的是(A.通过同时改变小车的质量血及受到的拉力尸，能归纳出加速度、力和质量三者之间的关系B.通过保持小车的质量不变，只改变小车受到的拉力，就可以归纳出加速度、力和质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变，只改变小车的质量，就可以得出加速度、力和质量三者之间的关系D.先不改变小车的质量，研究加速度与力的关系；再不改变小车受到的拉力，研究加速度与质量的关系；最后归纳出加速度、力和质量三者之间的关系解析^选D •探究加速度与力、质量的关系时，先使质量不变，研究加速度 与力的关系；再使受到的拉力不变，研究加速度与质量的关系: 速度、力和质量三者之间的关系.所以，只有选项D 正确•B. 3条倾斜直线所对应的小车和誌码的质量不同C. 直线1所对应的小车和確码的质量最大D. 直线3所对应的小车和確码的质量最大解析：选BD •山图象知尸相同时，对应的加速度大小关系为根 据尸相同时，加速度与质量成反比知，XXm相同的时间两车的位移分别为龙I 、星，则在实验误差允许的范W 内，有（F\=2F,时, F\=2F,时,x ：=2x\解析：选A •题中吗和处是车中码的质量，决不能认为是小车的质量.本 题中只说明了两小车是相同的，并未告诉小车的质量是多少-当吗=处时，两 车加琏码后质量仍相等，若F\=2F 「则&1=2知 由得閤=2血A 对，B 错；当妬=2应时，无法确定两车加舷码后的质量关系，两小车的加速度关系也 就不清楚，故无法断定两车的位移关系，C 、D 错.最后总结出加2.（多选）如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的a-F 图象，下列说法中正确的有（A. 3条倾斜直线所对应的小车和誌码的质量相同3•如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为人、车中所放磁码的质量分别为吗、处，打开夹子后经过f"1 "1、七 d夹子' I4®ll •? mrzi二 卫kb 车 2|7A. B.C. 当 F\=F\、 x^ = 2xzD.4.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图1所示的实验装置，其中”为小车和小车上的滑轮的总质量，屈为沙和沙桶的总质量, 力传感器可测出轻绳中的拉力大小•单位wmLIO. 3,09. 5.12 . 7.10~'""513~~ILW ；~ 0123456图2(1) 下列实验操作中，一定要进行的是 A. 用天平测出沙和沙桶的总质量B. 将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力C. 调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行D. 为减小误差，一定要保证血远小于弭(2) 该同学在实验中得到如图2所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz 的交流电，根据纸带可求(3) 该同学以力传感器的示数尸为横坐标，加速度5为纵坐标，画出的a-E图象是一条直线(图象没有画出)，求得图线的斜率为2,则小车和小车上的滑 轮的总质量为.D. 2k解析^ (1)本题拉力可以山力传感器测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质 量，也就不需要使小桶(包括沙)的质量远小于车的总质量，故A 、D 错误：该题 是力传感器测出拉力，从而表示小车受到的合外力，故需要将带滑轮的长木板 右端垫高，以平衡摩擦力，故B 正确：调整力传感器和定滑轮的高度，使连接 它们的轻绳与长木板平行，故C 正确•(2)山于两i|•数点间还有四个点没有画出，故相邻计数点的时间间隔为0. 1S,山4*=8严可得：3 =出小车的加速度为.m/s"结果保留三位有效数字).B. k用于小车的拉力)•图2(3)某同学在实验中得到的纸带如图3所示，已知实验所用电源的频率为50 字)•7. 10 + 9. 13 + 11.09-1.10-3.09-5.叭©, 〃点皿 00 m/s\9X0. r(3)对a-F 图象来说，图象的斜率表示小车和小车上的滑轮的总质量的倒1 2 数，此题，力传感器的示数故小车和小车上的滑轮的总质量为故C 正确，A 、B 、D 错误.答案：(1)BC (2)2.00 (3)C5.为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图1所示实验装置-请思考探究思路并回答下列问题:＜、 二点计时器图1(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是(A- 将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B. 将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运C. 将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的悄况下使小车恰做匀加速运动D. 将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动(2)某学生在平衡摩擦力时，不慎使长木板倾角偏小-则他所得到的a-F关系应该是图2中的哪根图线?(图中a 是小车的加速度，尺是细线作Hz.据纸带可求出小车的加速度大小为.m/s"结果保留两位有效数0 A >人B C D E—才21 斗一；72—4 单位“图3解析：（1）平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让墜力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力.所以平衡时应将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的W况下使小车恰好做匀速运动，故A、B、C错误，D正确.（2）把长木板的一端垫得过低，使得倾角偏小，会导致a力沿斜面向下的分力偏小，摩擦力偏大，而且A力沿斜面向下的分力小于摩擦力，这样在绳子的拉力大于摩擦力时，小车就会产生加速度，故选项D正确•（3川•数点间的时间间隔：t=2X0. 02 s=0・04 s,由匀变速直线运动的推论：Ax=at可知，加速度为：a=玉竺(7.21 + 7.72) — (6.19 + 6. 70) X0'泌心.2 m/sl答案：(1)D (2)D (3)3.26.探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示，小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小•A.平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码B.改变小车质量时，需要a新平衡摩擦力C.改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力（选填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码质量远小于4X0. 04-（2）实验中（1）关于平衡摩擦力，下列说法正确的是(3) 某同学根据实验数据作出了加速度a 与力尸的关系图象如图乙所示，图 线不过原点的原因是A. 钩码质量没有远小于小车质量B, 平衡摩擦力时木板倾角过大C. 平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力解析^ (1)平衡摩擦力时，不需要在动滑轮上挂上钩码，故A 错误：实验过程改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B 错误：实验询平衡摩擦力 后，在实验过程中改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力，故C 正确•(2)小车所受拉力可以由力传感器测出，不需要满足钩码质量远小于小车质(3) Ilf 图示图象可知，拉力为零时小车已经产生加速度，说明小车受到的合 力大于细线的拉力，这是山于平衡摩擦力时木板倾角过大、平衡摩擦力过大造 成的，故方正确，A. C 错误.答案：(DC (2)不需要(3)B7. 在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中:(1) 甲、乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度8与小车所受拉力尸的图象分别为图(Q 中的直线I 和直线H,直线1、 ][在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范下面给出 了关于形成这两种1W况原因的四种解释，其中可能正确的是 A. 实验前屮同学没有平衡摩擦力B. 屮同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了C. 实验前乙同学没有平衡摩擦力D. 乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(2) 如图(《给出了该次实验中从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带(频率为50 Hz).其中1, 2, 3, 4, 5都为计数点，其中x, = 1.41 cm,疋=1.91 cm, X3=2. 39 cm.拓=2. 91 cm.山纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时 n2345^ n 列严小"小“・1(图⑹解析：(1) I 直线表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0,即合外m/s,小车的加速度a=m/sl图力大于0,说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了，故A 错误，B 正确；H 直线说明在拉力大于0时，小车的加速度为0,即合外力为0,说明没 有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不 够，故C 正确，D 错误.(2)每5个点取一个计数点的纸带，相邻的计数点间的时间间隔7=0. 1 S,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得为=0 0 + 0 O?Q 12x0 1 ni/s = 0. 265 m/s.根据匀变速直线运动的推论公式Ax=af可以求出加速度的大小，得：舟一・\)=2创几xr=2氐『•为了更加准确地求解 加速度，我们对两个加速度取平均值，得：a=-(a. + a ：) =0.029 1 + 0.023 9-0.019 一0・ 0】4 1 皿/扌之.495 Wsl 答案：(2)0.265 0.4958. 如图为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置-用拉力传感器记录小 车受到拉力的大小，在长木板上相距Z=48.0cin 的久万两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达从万时的速率• 遶度传总器拉力传爲器速度传也器*I ' 、n "n f P n・]A C g(1)实验主要步骤如下：①将拉力传感器固定在小车上・③ 把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；为 保证细线的拉力不变，必须调节滑轮的高度使 ④ 接通电源后自C 点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力尸 的大小及小车分别到达从万时的速率y 」、％⑤ 改变所挂钩码的数量，重复④的操作•(2)下表中记录了实验测得的儿组数据，咗一卩：是两个速度传感器记录速率4X0.01②平衡摩擦力，让小车在不受拉力时做. 运动•整（结果保留三位有效数字）•（4）对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图中已画出理论图线）•造成 上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外，还可能是解析：（1）②平衡摩擦力完成的依据是小车在不受拉力作用时恰好做匀速直 线运动•③为保证细线的拉力不变，细线必须与长木板平行・C A pc — tZ ⑵山匀变速直线运动速度与位移的关系诟一 ^=2aL 可得，8=盘丁4将诟—域=4. 65 //s', L=Q. 48 m 代入后，可得 84 m/sl（3）如图所示・的平方差，则加速度的表达式a=;请将表中第4次的实验数据填写完⑷由作出的a-E图象可知，当拉力尸已经大于0时，小车的加速度仍然为0,故可能的原因是没有完全平衡摩擦力・答案：（1）②匀速直线③细线与长木板平行C A応—V A(2)冷了^ 4.84 (4.83-4.85 之间也算对)（3）见解析（4）没有完全平衡摩擦力。

4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
导学案
【学习目标】
1、知道什么情况下运用控制变量法研究问题
2、经历探究加速度与力、质量的关系的实验过程
3、会用图像处理实验数据，得出结论
【学习重点、难点】
1. 如何有效的进行实验过程
2. 实验数据的处理与分析
【探究过程】
一、定性分析
1、由课本举例及生活经验我们知道：
力越大，加速度越;
质量越大，加速度越。

2、由于加速度与力和质量都有关系，所以实验的探究思
路确定为两个方面：
一、是不变，探究的关系；
二、是不变，探究的关系。

这种方法称为
二、定量探究
实验器材：小车，一端带有滑轮的长木板， 50g规格钩码1盒（每盒10个），砝码1盒，刻度尺，打点计时器，学生电源，小桶，细线，纸带，刻度尺，其中小车质量M车=178g,钩码质量m码=50g,小桶质量m桶=5g,
探究一：如何让小车获得恒定的拉力？请画出实验图
探究二：利用现有器材对小车平衡摩擦力
探究三：质量不变，探究加速度与力的关系
数据记录：
表1：M不变，加速度a与受力F的关系
探究四：力不变，探究加速度与质量的关系
数据记录：
表2：F不变，加速度a与质量M的关系。

第四章牛顿运动定律第二节实验——探索加速度与力、质量的关系【学习目标】1.了解实验过程，体验科学研究的方法；了解控制变量法研究物理规律。

2．掌握利用图象处理实验数据的方法。

【重点难点】1、控制变量法探究物理规律。

2、实验设计与实验数据分析处理方法。

预习案【自主学习】1、本节通过实验要探究哪三个量的关系？通过什么方法设计实验？2、怎样测量（或比较）物体的加速度3、怎样提供和测量物体所受的恒力4、怎样进行数据处理？5、实验中平衡摩擦力的目的和方法是什么？【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。

）探究案【合作探究】探究加速度与力、质量的关系：1．用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来．2．如图将实验器材安装好(小车上不系绳)．3．把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，平4．将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂重物的重力m o g．5．保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)的质量，重复步骤4多做几次实验，每次小车从同一位置释放，并记录好相应纸带重物的重力m1g、m2 g…表1：M不变，加速度a与受力的关系6．保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接通电源放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码．7．继续在小车上加放砝码，重复步骤6，多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码．表2：F不变，加速度与质量的关系8．利用以上两表中的数据，分别在坐标系中作出M不变时，a一F图象和F不变时，a 一M图象．实验注意事项对于教材提供的实验“参考案例”，操作时应注意以下几点：①牵引小车的砝码应有10g、20g、50g等规格。

没有小规格砝码，可用沙桶装沙替代，质量用天平称量。

②探究加速度与力的关系：小车质量为200g，两车上面均可加100g左右的砝码。

第2节实验：探究加速度与力、质量的关系导学案【学习目标】1.能够设计探究加速度与力、质量的关系实验方案。

2.能够完成实验的操作和测量过程，以及通过控制变量法对数据进行图像处理，体验如何平衡摩擦力，减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作方法。

【学习重难点】1.怎样测量物体的加速度；（重点）2.平衡摩擦力和测量物体所受的合外力；（重点）3.对平衡摩擦力方法的理解以及测量物体所受的合力的方法；（难点）4.指导学生选器材、设计方案、进行实验、作出图像、得出结论。

（难点）【知识回顾】1.牛顿第一定律：一切物体总保持状态或静止状态，除非作用在它上面的迫使它改变这种状态。

2.意义：揭示了运动与力的关系，即力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因。

3.惯性：物体保持原来状态或静止状态的性质叫作惯性。

牛顿第一定律也被叫作惯性定律。

4.惯性与质量：决定物体惯性大小的物理量是它的质量，质量大的物体惯性。

说明惯性大小只由质量大小决定，与其他因素无关。

【自主预习】1.实验方法：法2.实验思路：本实验有三个需要测量的量：物体的、物体所受的和物体的。

测出它们的值，分析数据，得出结论。

(1)质量M：用测量。

(2)测量物体的加速度a方案一：利用打出的纸带测量小车的加速度a。

“逐差法”求解加速度：方案二：让两个小车做初速度为0的匀加速直线运动，在相等的时间内，由x ＝12at 2知 ，把测量加速度转换成测量位移。

(3)测物体受到的拉力F方案一：用 法补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，小车所受的拉力近似等于槽码的总重力。

阻力补偿后，绳的拉力F 为小车所受合外力，绳的拉力F ＝mg 须满足 的条件，其中m 为槽码质量，M 为小车质量。

方案二：用 测拉力【课堂探究】 思考与讨论：(1)由牛顿第一定律的学习，什么是改变物体运动状态的原因？ (2)由牛顿第一定律的学习，质量的大小对物体状态的改变是否有影响？(3)我们知道描述物体状态改变的物理量是速度，那么速度变化的快慢我们通常用哪个物理量来描述？ (4)加速度与力、质量之间存在怎样的定量关系呢？ 一、实验思路 思考与讨论：(1)当我们要探究某个物理量与另外两个或多个物理量之间的定量关系时，我们在探究过程中通常需要如何来做比较合理？(2)我们在探究加速度与力、质量的关系时，我们应当如何应用控制变量法来进行实验？ (3)根据以上讨论，你认为实验过程中我们需要测量哪些物理量呢？(4)为最终实现对加速度与力、质量关系的探究，你是否可以用以下实验器材设计一个或几个方案完成这一任务呢？二、物理量的测量（一）物理量的测量1.质量的测量：用测量2.加速度的测量：方法一：如果物体做初速度为零的匀加速直线运动，则可利用刻度尺测量位移和秒表测量时间，然后由公式可算出。

打点计时器纸带4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系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、质量的关系重点：探究加速度与力、质量的关系 难点：由实验结果得出结论。

【自主学习】 一、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 。

二、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：三、 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。

四、实验步骤1、用天平测出小车和小桶的质量M 和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：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，让小车能在其上面做匀速运动。

4、把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，先接通电源在放开小车，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。

【合作探究】一、实验数据记录及数据处理表一：表二：画出图像：实验结论：物体的加速度与物体的成反比，与物体成正比。

二、实验注意事项总结1．在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。

这种研究物理问题的科学方法是A．建立理想模型的方法B．控制变量法C．等效替代法D．类比法2．在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。

2.试验：探究加速度与力、质量的关系01【学情连接】02【连接讲解】一、问题的提出→掌握变量法探究加速度与力、质量关系的方案生活阅历告知我们：物体质量肯定时，力越大，速度变化越快，即加速度越大；力肯定时，质量越大，速度变化越慢，即加速度越小。

探究力、质量、加速度之间的定量关系，特别必要，也是本节任务。

1.总思路：掌握变量法。

〔1〕保持物体质量不变，探究加速度与力的关系；〔2〕保持物体受力不变，探究加速度与质量的关系。

〔1〕装置：用熟识的打点计时器、小车等等，如以下图。

〔2〕讨论对象：小车。

用天平测其质量；用打点的纸带测其加速度；用悬挂的盘及其中砝码总重力作为小车受到的力。

〔3〕要点：为消退小车及纸带受到的摩擦力和阻力，需将木板有段适当垫高，用小车重力的分力“平衡摩擦力“，使小车在不挂盘时轻推一下能匀速下滑即可。

〔4〕步骤：①保持小车质量M不变，屡次测量在不同的力F(认为等于盘及其中砝码总重力mg，可在盘中增减砝码)的作用下的加速度a，记录在表格内：作ａＦ等图象，探究加速度与力的关系。

②保持力F(认为等于盘及其中砝码总重力mg)不变，屡次测量不同小车质量M〔可在盘中增减钩码〕时的加速度a，记录在表格内：作a-M、ａ1M等图象，探究加速度与质量的关系。

所作图象，探究得出相应的结论。

二、试验操作、数据处理→试验考前须知、误差分析、得出结论1. 试验步骤〔1〕测质量：用天平测出小车的质量M与砝码盘的质量m，把数据记录下来．〔2〕按装仪器：按如上图所示安装器材．〔3〕平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至不挂重物的小车在斜面上运动时可保持匀速运动状态．〔4〕在小车上加放钩码，砝码盘中加放砝码，把钩码、砝码的质量记录下来．把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂砝码盘，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列的点，取下纸带，在纸带上写上编号．〔5〕保持小车的质量不变，转变砝码盘中砝码的质量，按步骤4再做几次试验，将试验时记录的数据、算出的每条纸带对应的加速度的值并填入表格1中．表格1物体的质量肯定，加速度与受力的关系〔7〕保持砝码盘中砝码的质量不变，在小车上增减砝码，重复上述步骤4，将试验时记录的数据、算出的每条纸带对应的加速度的值并填入表格2中．表格2物体受到的外力肯定，加速度与质量的关系2.数据处理〔1〕计算法：在表格1、2右列分别计算aF与ma的值，假如在误差范围内相等，即可得到a∝F、a∝1M的结论。