江苏省江阴市山观高三物理一轮复习《探究加速度与力、质量的关系》导学案(无答案)

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系一前提测评要求：限时1.5分钟；闭卷；全对；错扣1分且小组罚写。

（教师抽查）1.牛顿第一定律的内容：2.影响惯性大小的因素：3.加速度的定义式：4.速度的定义式：二学习目标1.会用控制变量法探究加速度与力、质量的定量关系.2.会用图像法处理实验数据，并能根据实验数据得出实验结论 .3.能准确分析出实验中的误差，能采用合理的方法减小实验误差.三自主学习---限时7分钟自学指导：将不懂的地方标记好，在课上重点学习和提出质疑1 阅读教材P71在书上标注出影响加速度的因素有哪些。

2 通过阅读教材P71《加速度与力的关系》确实实验方法，并在书中建立表格，并画出坐标系的横纵坐标。

3 阅读教材P72《加速度与质量的关系》确定实验方法，并在书中建立表格，并画出坐标系的横纵坐标。

4 阅读教材P72在书中标注出怎样测量或比较物体的加速度？5 阅读教材P73上并结合参考案例二标注出怎样测量物体所受的恒力6 标注出盘和重物的总重量近似等于小车所受的拉力的条件。

提出有效的质疑+1-3分（质疑教材，质疑老师，质疑同学）自学检测--9分钟【对点训练】--限时8分钟1．(实验原理)通过小车在拉力作用下的加速运动，来探究加速度、力、质量三者之间的关系，下列说法符合实际的是( )A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、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的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车的质量进行分析研究，就可以得出加速度、力、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、质量三者之间的关系2．(实验操作)在如图所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中错误的是( )A．应尽量保证小车的总质量远小于砝码和砝码盘的总质量B．应将木板右端适当垫高以平衡摩擦力C．应保证牵引小车的细线与木板平行D．应采用控制变量法分别研究加速度与质量及加速度与力的关系3．(实验的数据处理)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．(1)在平衡小车与长木板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0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________m/s2.(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：砝码盘中砝码总重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980 加速度a/(m·s－2)0.69 1.18 1.66 2.18 2.70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，主要原因是______________________________．能力提升4．(多选)(实验的误差分析)甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与物体质量和合力的关系”的实验时(使用图1所示的装置)，设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图2中甲、乙、丙、丁四个图象，其中甲、乙、丙是a—F图象，丁是a－1M图象，则下列说法正确的是( )A．甲和乙没有把握好实验条件M远大于mB．丙和丁没有把握好实验条件M远大于mC．甲中长木板的倾角太小，乙中长木板的倾角太大D．甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作【达标检测】---6分钟如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置:(1)下图是实验时平衡摩擦力的情形,其中正确的是(选填字母).(2)在平衡摩擦力后,当小车总质量(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)砝码盘及砝码的总质量时,砝码盘及砝码的总重力大小近似等于小车运动时所受的拉力大小.实验时可通过增减砝码盘中(选填“50 g砝码”或“1 g砝码”)的个数来改变拉力的大小.(2020·天津联考)如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图.托盘和砝码的总质量记为m,小车和车内砝码的总质量记为M.实验中用托盘和砝码总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.(1)以下说法正确的是.A.在小车的左端连接挂有托盘的细线后,适当垫高木板一端,平衡小车所受的摩擦力B.每次改变小车质量后,需重新调整木板倾斜角度,平衡摩擦力C.先接通打点计时器电源,待打点稳定后再释放小车D.m应远远小于M(2)如图所示是实验中打出的一条纸带,O,A,B,C,D为在纸带上所选的计数点,相邻计数点间还有四个点未画出,所用交变电源的周期T=0.02 s.测量出相邻计数点之间的距离分别为OA=2.40 cm,AB=2.80 cm,BC=3.20 cm,CD=3.60 cm.则打点计时器打下C点的瞬时速度v= m/s,该物体运动的加速度a=Cm/s2.(结果均保留两位有效数字)(3)某组同学实验得出数据,画出a F图如图所示,那么该组同学实验中出现的问题可能是.A.实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太小B.实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太大C.实验中细线拉力方向没有跟木板平行D.托盘和砝码的总质量m太小。

实验学案15 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13．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/N12347．保持小盘内的砝码个数不变，在小车上放上砝码改变小车的质量，让小车在木板上滑动打出纸带．计算砝码和小车的总质量M，并由纸带计算出小车对应的加速度．改变小车上砝码的个数，重复步骤7，并将所对应的质量和加速度填入表（二)中．表(二实验次数加速度a/(m·s－2)小车和砝码的总质量M/kg1231．需要计算各种情况下所对应的小车加速度，可使用“研究匀变速直线运动"的方法:先在纸带上标明计数点，测量各计数点间的距离，根据公式a＝错误!计算加速度．图22．（1）根据表（一)，用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力F，作用力的大小F 等于小盘和砝码的总重力，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，如果这些点是在一条过原点的直线上，便证明了加速度a与作用力F成正比．如图2所示．(2）根据表（二)．用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和砝码的质量M，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点，发现这些点落在一条类似反比函数的曲线上．我们猜想，a与M可能成反比．为了检验猜想的正确性,再用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数，根据实验结果在坐标平面上描出相应的点．如果这些点落在一条过原点的直线上，就证明了加速度与质量成反比．（如图3所示）图3注意事项1．一定要做好平衡摩擦力的工作，也就是调出一个合适的斜面,使小车的重力沿着斜面方向的分力正好平衡小车受到的摩擦阻力．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细线系在小车上，即不要给小车加任何牵引力，并要让小车拖着打点的纸带运动．2．实验步骤2、3不需要重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的总质量还是改变小车和砝码的总质量，都不需要重新平衡摩擦力．3．每条纸带必须在满足小车与车上所加砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量的条件下打出．只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．4．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源,再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．误差分析1．质量的测量误差，纸带上打点计时器打点间隔距离的测量误差，拉线或纸带不与木板平行等都会造成误差．2．因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘和砝码的总重力代替小车受到的拉力(实际上小车受到的拉力要小于小盘和砝码的总重力）,存在系统误差．小盘和砝码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，误差就越小．3．平衡摩擦力不准确造成误差：在平衡摩擦力时,除了不挂小盘外，其他的都跟正式实验一样（比如要挂好纸带、接通打点计时器），匀速运动的标志是打点计时器打出的纸带上各点的距离相等．题型一对实验原理的理解【例1】如图4图4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，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量（包括桶以及桶内沙子质量）记为m,小车的总质量（包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M。

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”探究加速度与力、质量的定量关系2会用图象表示加速度与质量、加速度与力之间的关系【课前预习案】1 •实验器材：小车、砝码、小桶、砂、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、 __________ 、纸带、________ 、________________ .2.实验原理：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丕变，改变小桶内砂的质量，即改变_______________ , 测出小车的对应加速度，验证加速度是否与作用力成正比.(2)保持小桶中砂的质量不变，即保持____________ 不变，改变研究对象的质量,测出对应不同质量的加速度，验证加速度是否与质量成反比.想一想：实验中小车的加速度怎样得到？【课堂探究案】【典型例题】一、实验方案的设计1. -------------------------------------- 三个物理量的测量方法------------------------------- 体会近似法本实验的研究对象：放在“光滑”“水平面”上的小车(装置如图421所示).(1)小车质量的测量：禾U用天平测出，在小车上增减砝码可改变小车的质量.⑵拉力的测量：当小桶和砂的质量远小于小车质量的情况下，可以认为小桶和砂的重力近似等于小车所受的拉力(合外力)，即F~ mg.(3)加速度的测量：由纸带根据公式△ x = aT2,结合逐差法计算出小车的加速度.2.实验数据的处理方法一一图象法、“化曲为直”法(1)研究加速度a和力F的关系以加速度a为纵坐标，以力F为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图422所示，若图象是一条通过原点的直线，就能说明a与F成正比.⑵研究加速度a与质量m的关系如图423所示，因为am图象是曲线，检查am图象是不是双曲线，就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，1相当困难.若a和m成反比，则a与匚必成正比.我们采取“化曲为直”的方法，以a1 11 1为纵坐标，以用为横坐标，作出am图象，若am图象是一条直线，说明a与m成正比，即a与m成反比.图423二、实验步骤1.用天平测出小车的质量M，并把数值记录下来.2•按图424所示的装置把实验器材安装好（小车上先不系绳）.图4243 •平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，直到轻推小车在斜面上运动时可保持匀速直线运动为止（纸带上相邻点间距相等）.4.在小桶里放入适量的砂，通过细绳系在小车上，在小车上加放适量的砝码，用天平测出小桶和砂的质量m,记录下来.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，并设计表格如下.5.保持小车的质量不变，改变砂和小桶的质量，按步骤4再做5次实验.6 •在每条纸带上选取一段比较理想的部分，算出每条纸带对应的加速度的值，填入表格中.7•用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出小车运动的aF图象，从而得出aF的关系.8.保持砂和小桶的质量不变，在小车上加放砝码，重复上面的实验，求出相应的加1速度，并设计表格如下.根据实验结果画出小车运动的aM图象，从而得出aM的关系.9.整理实验器材，结束实验.三、误差分析1.托盘和砝码的总重力约等于小车所受的合外力，但会带来一定的误差.小车的质量与砂桶和砂的总质量相差越大，这种误差越小.2.为减小长度测量时的偶然误差，可进行多次测量取平均值.13.没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不好，实验中作出的aF或aM图象不过原点.四、注意事项1.实验中小车靠近打点计时器且应先接通电源后释放小车.2.在平衡摩擦力时，不要悬挂小桶，但小车应连着纸带且接通电源.用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡.3.改变砂的质量过程中，要始终保证砂桶（包括砂）的质量远小于小车的质量.4.作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能的对称分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去.一打点计时黠61 用如图425所示的装置研究在作用力F —定时，小车的加速度a 与小车质量M 的关系，某位同学设计的实验步骤如下：A. 用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量；B. 按图装好实验器材；C. 把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶；D .将电磁打点计时器接在6 V 电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器 在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量；E. 保持小桶及其中砂子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的 M 值，重复上述实验；F. 分析每条纸带，测量并计算出加速度的值；G. 作aM 关系图象，并由图象确定aM 关系.(1) 该同学漏掉的重要实验步骤是 ________ 该步骤应排在 ___________ 实验之后. (2) 在上述步骤中，有错误的是 ________ ，应把 ________ 为 _________ . ⑶在上述步骤中，处理不恰当的是 _________ 应把 _________ 为_________ .在“探究加速度与力、质量的关系”活动中，某小组设计了如图426所示的实验装置•图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止.(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使 _________ 在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量_______ 选填“远大于”“远小于”或“等于”)小车的质量.(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为(3)实验中获得数据如下表所示：小车I、U的质量均为200 g.在第1次实验中小车I从A点运动到B点的位移如图427所示，请将测量结果填到表中空格处•通过分析，可知表中第_____________ 实验数据存在明显错误，应舍弃.图427小牢打点叶财牌3 “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图428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428乙所示.计时器打点的时间间隔为0.02 s.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.该小车的加速度大小a=m/s2(结果保留两位有效数字)⑵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：请根据实验数据在图429中作出aF的关系图象. 小(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明主要原因.【当堂检测】在探究加速度与力、质量的关系实验中，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.(1)当M与m的大小关系满足__________ 寸，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据.为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系，应该做a与 ________________ 的图象.图42111⑶乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aM图线如图4211所示，两个同学做实验时的盘及盘中砝码的质量m乙 __________________ （填“大于” “小于”或“等于” ）m丙.【课后训练】1 •在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是（）A.平衡摩擦力时，应将重物用细绳通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，后接通电源D •“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响2如图4212所示，在探究加速度和力、质量关系的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为X1、X2,则在实验误差允许的范围内，有（）A. 当m1= m2、F1 = 2F2 X1 = 2x2B. 当m1=m2、F1 = 2F2时，X2 = 2X1C. 当F1：二F、m1 = 2m2 时，X1 = 2X2D. 当F1：二F、m1 = 2m2 时，X2 = 2X13•如图4213是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是（）图4213A•甲和乙较好地把握了实验条件M远大于mB.丙和丁没有把握好实验条件M远大于mC.甲同学长木板的倾角太小，而乙同学长木板的倾角太大D .甲、乙、丙三同学中，丙较好地完成了平衡摩擦力的操作4.如图4214 所示，是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图，图中 A 为沙桶和沙， B 为定滑轮， C 为滑块及上面添加的砝码， D 为纸带，E为电火花计时器，F为蓄电池，电压为6 V, G是电键，请指出图中的三处错误：图4214(1) __________________________________________________________________________ ；__(2)_______________________________________________________________________ ；__(3)_______________________________________________________________________ . __5.某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力及质量的关系”实验. 如图4215所示为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板．电源频率50 Hz.图4215(1)在实验中必须平衡摩擦力，以小车________ 所受重力的沿斜面向下的分力平衡摩擦力，当小车做________ 运动时，摩擦力恰好被平衡；之后可认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力，需满足的条件是___________________ ．(2)图4216为某次实验得到的纸带(纸带上的点为实际打下的点)，根据图中的纸带和相关数据可求出小车的加速度大小a=m/s2(结果取两位有效数字)图4216(3)在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量M，分别得到小车加速度a与质量M的数据如下表：根据上表数据，为直观反映F不变时a与M的关系，请在图4217所示方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系，并作出图线.（如有需要，可利用上表中空格）图42176•如图4218甲所示，为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置.图4218(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持_________ 变，用钩码所受的重力大小作为_________ 用DIS测小车的加速度.(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量•在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF关系图线(如图乙所示).分析此图线0A段可得出的实验结论是(3)此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是( ) A•小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态C •所挂钩码的总质量太大D •所用小车的质量太大7•某同学设计了用光电门传感器“探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量M 关系”的实验.图4219(1)如图4219甲所示，在小车上固定宽度为L的挡光片，将两个光电门传感器固定在相距为d的轨道上，释放小车，传感器记录下小车经过光电门的时间△如△ t2,可以测得小车的加速度a= __________ (用题中的符号L、d、△ t1、△ t2表示).(2)在该实验中必须采用_______ 法(填物理方法)，应保持_________ 变，通过改变钩码的个数来改变小车所受的拉力大小，研究加速度a随拉力F变化的规律.(3)甲同学由于实验时没有注意始终满足M? m的条件(m为钩码和盘的质量)，结果得到的图象应是下图中的_________ .(4)乙、丙两名同学用同一装置做实验，画出了各自得到的aF图线如图乙所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？.w P 8•某同学设计了如图4220所示的装置来探究加速度与力的关系•弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F o, 以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F i，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.(1)木板的加速度可以用d、t表示为a= __________ 为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是( 一种即可) ______________________________________________⑵改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数F i的关系.如下图所示图象能表示该同学实验结果的是________________ .⑶用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是___________a.可以改变滑动摩擦力的大小b.可以更方便地获取多组实验数据c.可以比较精确地测出摩擦力的大小d.可以获得更大的加速度以提高实验精度【学后反思】。

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实验四探究加速度与力、质量的关系板块一主干梳理·夯实基础实验原理与操作◆实验目的1．学会用控制变量法研究物理规律。

2．探究加速度与力、质量的关系.3．掌握利用图象处理数据的方法。

◆实验原理探究加速度a与力F及质量M的关系时，应用的基本方法是控制变量法，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,再控制砝码和小盘的质量不变，即力F 不变，改变小车质量M,讨论加速度a与M的关系。

◆实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板，小盘、砝码、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺。

◆实验步骤1．称量质量——用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0.2．装器材-—按照如图所示装置把实验器材安装好,只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力).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，反复移动薄木块的位置，直至小车在斜面上运动时可以保持匀速运动状态。

4．让小车靠近打点计时器，挂上小盘和砝码，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。

计算小盘和砝码的重力,即为小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把力和对应的加速度填入表1中。

人教版高中物理必修一同步教学导学案4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（无答案）1 / 34.2 实验：探究加速度与力、质量的关系【学习目标】1．通过实验探究加速度与力、质量的定量关系；2．会用控制变量法研究物理规律，能通过a －F 、a －1m 图象研究加速度与力、质量之间的关系 【使用说明】阅读教材P71至P74，自主完成预习案、探究案，用红笔标出疑问，以备合作探究。

【预习案】——帮助你梳理基本知识1. 加速度与力、质量的定性关系加速度是描述物体 的物理量；当物体的质量一定时，受力越大，加速度 ；当物体受力一定时，它的质量越小，加速度 。

这表明：加速度的大小由物体的质量和受到的作用力共同决定。

2. 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，改变砝码盘的质量，即改变 ，测出小车的对应加速度，探究加速度与作用力的关系．（2）保持砝码盘的质量不变，即保持作用力不变，改变研究对象小车的 ，测出不同质量对应的加速度，探究加速度与质量的关系．3. 上图中，砝码盘在重力作用下拉动小车，拉力是否等于小车所受的合力？为什么？4. 教材P73图4.2-6所示，将木板的右端适当垫高，使木板形成斜面，这样做的目的是什么？5. 注意事项（1）实验中应先接通电源后释放小车．（2）在平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源．用手轻轻地给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点间隔均匀，表明小车受到的阻力跟它受到的重力沿斜面向下的分力平衡．（3）改变砝码盘的质量过程中，要始终保证砝码盘的总质量 （远小于、远大于）小车的质量．（4）作图时应使所作的直线通过尽可能多的点，不在直线上的点也要尽可能地分布在直线的两侧，但若遇到个别偏离较远的点可舍去．【探究案】——帮助你理解重难点探究一：保证小车质量一定，探究加速度与力的关系6．如图所示为某同学设计的“探究加速度与力、质量的关系”实验装置简图，A 为小车，B 为电火花计时器，C 为装有砝码的小桶，D 为一端带有定滑轮的长方形木板．电源频率为50Hz 。

1实验三 探究加速度与物体质量、物体受力的关系考纲解读1.学会用控制变量法研究物理规律.2.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与物体质量、物体受力的关系，并验证牛顿第二定律．【知识要点】1．实验原理(见实验原理图)(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)作出a －F 图象和a －1m图象，确定其关系． 2．实验器材小车、砝码、小盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、导线两根、纸带、天平、米尺．3．实验步骤(1)测量：用天平测量小盘和砝码的质量m ′和小车的质量m .(2)安装：按照如实验原理图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂小盘的细绳系在小车上(即不给小车牵引力)．(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，使小车能匀速下滑．(4)操作：①小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，取下纸带编号码． ②保持小车的质量m 不变，改变砝码和小盘的质量m ′，重复步骤①.③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a .④描点作图，作a －F 的图象．⑤保持砝码和小盘的质量m ′不变，改变小车质量m ，重复步骤①和③，作a －1m图象． 4．注意事项(1)平衡摩擦力：适当垫高木板的右端，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．在平衡摩擦力时，不要把悬挂小盘的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动．(2)不重复平衡摩擦力．(3)实验条件：m ≫m ′.(4)一先一后一按：改变拉力和小车质量后，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．5．误差分析(1)因实验原理不完善引起的误差：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)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．3．数据处理(1)利用Δx ＝aT 2及逐差法求a .(2)以a 为纵坐标，F 为横坐标，根据各组数据描点，如果这些点在一条过原点的直线上，说明a 与F 成正比．(3)以a 为纵坐标，1m为横坐标，描点、连线，如果该线为过原点的直线，就能判定a 与m 成反比．【典型例题】(2013·天津·9(2))某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系．图1①下列做法正确的是________(填字母代号)A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度②为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图1所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到右图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数为μ甲、μ乙，由图2可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙．(选填“大于”、“小于”或“等于”)【拓展训练】1． (1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关．要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是____________________________．(2)某同学的实验方案如图3所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：3图3a ．用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是______________________．b ．使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于________________．(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A ．利用公式a ＝2x t 2计算；B ．根据a ＝Δx T 2利用逐差法计算． 两种方案中，你认为选择方案________比较合理．2．如图4为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置示意图．砂和砂桶的总质量为m ，小车和砝码的总质量为M .实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．图4(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是( )A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是( )A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gB．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 gD．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)图5是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：x AB＝4.22 cm、x BC ＝4.65 cm、x CD＝5.08 cm、x DE＝5.49 cm、x EF＝5.91 cm、x FG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)图53．某实验小组在实验室探究加速度与力、质量的关系．(1)5图8a ．根据表中数据，在图甲所示的坐标系中描出相应的实验数据点，并作出a －1m图象． b ．由a －1m图象，可得出的结论为__________________________________________ ________________________________________________________________________. c ．小车受到的合外力大约为________．(结果保留两位有效数字)(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出a －F 图象如图乙所示，图线不过原点的原因是________________，小车的质量为________kg.。

《探究加速度与力、质量的关系》导学案目标：1.理解探究加速度与力、质量的关系的合理性和必要性。

2.理解实验思路的合理性，以及用图像处理实验数据的有效性。

3.经历实验的操作和测量过程，以及通过图像处理实验数据的过程，体验如何平衡摩擦阻力、减小系统误差（钩码所受的重力不等于小车所受的拉力等）的操作办法。

4.体会整个探究过程的科学严谨和合理性（C）导入：牛顿第一定律告诉我们：物体的运动状态及其改变是由他所受的力．．．．决定的，而不是因为其他的因素，而运动状态改变的难易程度(惯性的大小)又与其自身的质量．．．．．有关。

我们知道加速度是描述物体运动状态变化的基本物理量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，那么，物体运动的加速度一定是由物体所受的力，以及自身的质量决定的。

于是，探究加速度与力、质量的定量关系就是自然而又十分必要的。

回顾上节内容并仔细阅读本节课文前部分内容及一些实例解释以下问题：1.物体加速度的大小与它受力的大小有关。

（力是产生加速度的原因）（速度是描述的物理量，加速度是描述变化快慢的物理量，加速度还是描述的物理量。

）2.物体加速度的大小还与物体的质量有关。

3.定性分析物体的加速度与它受的力、它的质量有什么关系？（竞赛用的汽车的质量不是很大，但却安装着强大的发动机）物理学不满足于这样的定性描述，我们还想知道它们之间的具体（定量）关系。

“自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说，让牛顿去吧！于是一切都被照亮！”下面让我们跟随伟人的思路共同探究：1加速度与它受的力关系、2加速度与它的质量有什么关系注意：当研究加速度与受力关系时，应保证物体质量不变；当研究加速度与质量关系时，应保证物体受力不变。

这种研究问题的方法叫“控制变量法”一：探究加速度与力的关系：(B)①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，分析加速度与力的关系.②将得到的数据填入表格，为了更直观的判断加速度a与力F的数量关系，我们以a为纵坐标、F为横坐标建立坐标系，在坐标系中描出点，如果这些点是过原点的直线，则说明a F，否则需要进一步分析。

2 实验:探究加速度与力、质量的关系[定位·学习目标]1.经历探究加速度与力、质量的关系的设计过程,能够依据要求进行实验设计,学会选择合理的实验方案进行探究实验。

2.经历用图像处理数据的过程,从图像中发现物理规律,培养学生收集信息、获取证据的能力。

3.经历实验操作和测量的过程,知道如何平衡摩擦力、减小系统误差等操作方法,体会探究过程的科学性和严谨性,培养与人合作、学会分享的团队精神。

一、实验目的1.学会用控制变量法探索物理规律。

2.探究加速度与力、质量的关系。

二、实验原理实验的基本思想——控制变量法(1)加速度与力的关系:保持小车质量不变,通过改变槽码的个数改变小车所受拉力。

测得不同拉力下小车运动的加速度,找出加速度与拉力的关系。

(2)加速度与质量的关系:保持小车所受的拉力不变,通过在小车上增加重物改变小车的质量。

测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度,找出加速度与质量的关系。

三、实验器材小车、砝码、槽码、细线、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。

四、实验步骤1.用天平测出小车的质量M,并把数值记录下来。

2.按如图所示把实验器材安装好,纸带穿过打点计时器连在小车上(小车上先不系绳)。

3.阻力补偿:在长木板不带定滑轮的一端下面垫一垫木,反复移动垫木位置,接通打点计时器电源,轻推小车,直到小车拖动纸带能在斜面上做匀速直线运动为止(纸带上相邻点间距相等)。

4.细绳一端挂槽码,另一端绕过定滑轮系在小车上,接通电源,放开小车,在小车碰到定滑轮前停住小车,关闭打点计时器电源,取下纸带,并标上号码,据此计算出小车的加速度。

5.保持小车(含砝码)的质量不变,改变所挂槽码的总质量,重复步骤4,多做几次实验,记录所挂槽码的总重力m1g、m2g、…,并填入表1中。

表16.保持槽码的质量不变,在小车上加放砝码,重复步骤4,多做几次实验,记录小车和砝码的总质量M1、M2、…,并填入表2中。

2.实验：探究加速度与力、质量的关系1．会做“探究加速度与力、质量的关系”实验。

2．学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系。

3．会用图像表示加速度与力、加速度与质量之间的关系，能根据实验数据得出实验结论。

4．会分析实验中的误差，能采取合理方法减小实验误差，了解实验创新的方法及原理。

1.实验原理□1速度是描述物体运动状态的物理量，□2加速度是描述速度变化快慢的物理量。

因此也可以说，□3加速度是描述物体运动状态变化快慢的物理量。

□4力是改变物体运动状态的原因，□5质量大的物体运动状态不容易改变。

这说明，□6加速度与□7力、□8质量存在一定的关系。

2．实验思路(1)探究方法——□9控制变量法。

装置如图所示。

①保持□10小车质量不变，通过改变槽码的个数改变□11小车所受的拉力，探究加速度与拉力的定量关系。

②保持□12小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变□13小车的质量，探究加速度与质量的定量关系。

(2)要测量的物理量①小车和放在小车上的砝码的总质量M。

②小车受的拉力F(槽码的重力)。

③小车的□14加速度a 。

3．实验器材□15打点计时器、纸带、复写纸、小车、□16一端附有定滑轮的长木板、槽码若干个、夹子、细绳、低压□17交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、□18刻度尺。

课堂任务 探究过程·获取数据 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

活动1：参考图甲，本实验需要测量的物理量有哪些？提示：小车的质量、小车所受的作用力和小车运动的加速度。

活动2：小车的质量用天平测量即可。

回顾运动学的知识，你知道哪几种测量或比较小车加速度的方法？提示：如果小车做初速度为0的匀加速直线运动，则用刻度尺测量位移并用秒表测量时间，然后由a ＝2x t 2算出。

也可以在小车上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度。

也可以不测加速度的具体数值，测量不同情况下(即受力不同或质量不同时)小车加速度的比值，由于a ＝2x t 2，如果测出两个做初速度为0的匀加速直线运动的小车在相同时间内发生的位移x 1、x 2，则a 1a 2＝x 1x 2。

加速度与速度关系的进一步探究【学习目标】1．理解匀变速直线运动的含义，能从匀变速直线运动的v—t图象理解加速度的意义。

2．能理解加速度变化情况下速度的变化情况。

【学习重点】理解匀变速直线运动的含义，能从匀变速直线运动的v—t图象理解加速度的意义。

【学习难点】能理解加速度变化情况下速度的变化情况【学习过程】v-图象看加速度学习任务：从t情景：经过实验测定甲物体在0s、2 s、4 s、6s、8s末的速度分别为10m/s、20 m/s、30 m/s、40 m/s、50 m/s。

乙物体在0s 、3s、6 s、9 s、12 s末的速度分别为3m/s、9m/s、15m/s、21m/s、27m/s。

问题：如何描绘出物体速度随时间变化的关系图线？请尝试在图中画出甲、v-图象。

乙两物体的t问题：分别计算出甲、乙两物体的加速v-图线的倾斜度大小，并观察图中t程度v-图象中，图线越陡峭（即斜率越大），表征加速度总结：在同一张t越，速度变化越。

应用：如图所示，是一电梯由底楼上升到顶楼过程中速度随时间的变化图象，电梯的运动速度如何变化的？各段时间内电梯的加速度各是多大？学习任务2：加速度与速度的变化关系v-情景：如下图所示分别为为A、B、C三物体的t 图象问题：你能看出三物体速度变化的异同之处吗？问题：如果我们在时间轴上取相同的时间段△t，在三张图中你能发现它们所对应的速度变化量△v是如何变化的吗？问题： A、B、C三物体的加速度是否变化？如果变化，试说出是如何变化的？总结：当加速度与速度方向相同时，物体作速运动，加速度的大小反映速度的快慢程度：（1）加速度不变反映速度增加；（2）加速度变大，速度得变快；（3）加速度变小，速度得变慢，当加速度减小到零时，速度到最值。

v 图象情景：如下图所示分别为为D、E、F三物体的t问题：你能看出三物体速度变化的异同之处吗？问题：如果我们在时间轴上取相同的时间段△t，在三张图中你能发现它们所对应的速度变化量△v是如何变化的吗？问题： D、E、F三物体的加速度是否变化？如果变化，试说出是如何变化的？总结：当加速度与速度方向相反时，物体作速运动，加速度的大小反映速度的快慢程度：（1）加速度不变反映速度减小；（2）加速度变大，速度得变快；（3）加速度变小，速度得变慢，当加速度减小到零时，速度到最值。