上海市高考物理一轮复习 实验十 加速度与拉力的关系导学案

探究加速度与物体质量、物体受力的关系一．考点整理实验过程1．实验目的：学会用控制变量法研究物理规律；探究加速度与力、质量的关系；掌握利用图像处理数据的方法．2．实验器材：、纸带、复写纸（电火花计时器不用此器材）、小车、一端附有的长木板、小盘、夹子、细绳、交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码、．3．实验原理：采取法，即先控制小车的质量M不变，探究加速度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，探究加速度a与小车质量M的关系．4．实验装置：如图所示．5．实验步骤：①用天平测量小盘质量m′和小车质量m；②按照实验装置图把实验器材安装好，但不要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，使小车下滑；④小盘通过细绳绕过滑轮系于小车上，先后，取下纸带编号码；⑤保持小车质量m不变，改变砝码和小盘的质量m′，重复步骤④；⑥在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a；⑦描点作图，作a–F图像；⑧保持砝码和小盘质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤④和⑥；作a–m-1图像．6．实验结论：物体的加速度与合外力成，与质量成．7．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mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要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都会引起误差．8．注意事项：①实验方法：控制变量法．②平衡摩擦力：在平衡摩擦力时，不要，但小车应连着纸带且接通电源．用手给小车一个初速度，如果在纸带上打出的点的间隔是的，表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡．③不重复平衡摩擦力：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．④实验条件：m m′只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为小车受到的拉力．⑤一先一后一按：改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近，并应先，后，且应在小车到达滑轮前按住小车．⑥作图：作图时两轴标度比例要适当．各量须采用国际单位．这样作图线时，坐标点间距不至于过密，误差会小些．二．思考与练习思维启动1．如图（a）是验证牛顿第二定律的实验装置示意图．图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源，打点的时间间隔用Δt表示．在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”．⑴完成下列实验步骤中的填空：①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列________的点．②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码．③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m．④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③．⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点．测量相邻计数点的间距s1，s2，….求出与不同m相对应的加速度a．⑥以砝码的质量m为横坐标，a-1为纵坐标，在坐标纸上作出a-1–m关系图线．若加速度与小车和砝码的总质量成反比，则a-1与m应成________关系（填“线性”或“非线性”）．⑵完成下列填空：①本实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是__________________________．②设纸带上三个相邻计数点的间距分别为s1、s2和s3.a可用s1、s3和Δt表示为a= ________．图（b）为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况，由图可读出s1= ________ mm，s3= ________mm，由此求得加速度的大小a = ________ m/s2．③图（c）所得实验图线的示意图．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．2．某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图，所用交流电的频率为50 Hz．⑴为了研究加速度和质量的关系，在实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用砂桶及砂所受的重力作为________，图(b)为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为________ m/s2（保留三位有效数字）⑵在本次实验中，实验小组通过改变小车质量共做了8组实验，得到下表所示的实验数据，通过分析表中数据，你得出的结论是：_______________________.实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a/m·s－20.633 0.572 0.497 0.418 0.332 0.250 0.167 0.101 小车质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67现需通过图象进一步验证你的结论，可利用表格数据作图，应在坐标纸中画出________图线．⑶在某次实验中为研究加速度和力的关系，根据测得的多组数据可画出a–F关系图线，如图所示．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_________________A．小车与木板之间存在摩擦 B．木板保持了水平状态C．所挂砂桶及砂的总质量太大 D．所用小车的质量太大三．考点分类探讨典型问题〖考点1〗实验过程与数据处理【例1】如图所示为某同学探究加速度与力和质量关系的实验装置，两个相同质量的小车放在光滑水平板上，前端各系一条细绳，绳的一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码．两小车后端各系一条细绳，一起被夹子夹着使小车静止．打开夹子，两小车同时开始运动；关上夹子，两小车同时停下来，用刻度尺测出两小车的位移，下表是该同学在几次实验中记录的数据．实验次数车号小车质量/g小盘质量/g车中砝码质量/g盘中砝码质量/g小车位移/cm1甲50 10 0 0 15乙50 10 0 10 30（a）（b）（c）2甲50 10 0 10 27.5乙50 10 50 10 143甲50 10 0 0 18乙50 10 10 10请回答下述问题：⑴在每一次实验中，甲、乙两车的位移之比等于______之比，请简要说明实验原理：_____________；⑵第一次实验控制了________不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是____________________；⑶第二次实验控制了________不变，在实验误差允许范围内可得出的结论是___________________；⑷第三次实验时，该同学先测量了甲车的位移，再根据前两次实验结论，计算出乙车应该发生的位移，然后再测量了乙车的位移，结果他高兴地发现，理论的预言与实际符合得相当好．请问，他计算出的乙车位移应该是______________．【变式跟踪1】某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．⑴做实验时，将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d，则滑块经过光电门1时的速度表达式v1= ________；经过光电门2时的速度表达式v2=________．滑块加速度的表达式a= ________．（以上表达式均用已知字母表示）．如图乙所示，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为________mm．⑵为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图甲）．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是________A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大 B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变 D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小四．考题再练高考试题1．【2013天津卷】某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．①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，不需要盆新调节木板倾斜度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硅码的总质量（选填“远大于”、“远小于”或“近似于”）；③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图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分别为μ甲，μ乙，由图可知，m甲m乙、μ甲μ乙（选填“大于”、“小于”或“等于”)．【预测1】如图所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力．不计空气阻力及一切摩擦．⑴在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受合外力，操作中必须满足_____________；要使小车所受合外力一定，操作中必须满足____________．实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线．下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________．⑵如图，抬高长木板的左端，使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动，读出测力计的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t0，改变木板倾角，测得多组数据，得到的F–t－2的图线如图所示．实验中测得两光电门的距离L=0.80 m，砂和砂桶的总质量m1=0.34 kg，重力加速度g取9.8 m/s2，则图线的斜率为________（结果保留两位有效数字）；若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．五．课堂演练自我提升1．如图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”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L= 48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．⑴实验主要步骤如下：①将拉力传感器固定在小车上；②平衡摩擦力，让小车做________运动；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；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F的大小及小车分别到达A、B时的速率v A、v B；⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．⑵下表中记录了实验测得的几组数据，v B2–v A2是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=________．请将表中第3次的实验数据填写完整．⑶由表中数据，在图中的坐标纸上作出a–F关系图线．⑷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是______________________．2．某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a–F图象．⑴图线不过坐标原点的原因是________________________________________________________________]____________________________；⑵本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量___（选填“是”或“否”）；⑶由图象求出小车和传感器的总质量为________ kg．纸带打点计带滑轮的长木板接电源细绳木块砝码桶序号F/N v B2–v A2 /m2·s－2a/m·s－21 0.60 0.77 0.802 1.04 1.61 1.683 1.42 2.314 2.62 4.65 4.845 3.00 5.49 5.72参考答案：一．考点整理 实验过程 2．打点计时器 定滑轮 薄木块 3．控制变量5．匀速 通电源 放开小车 6．正比 反比 7．小 平行8．悬挂小盘 均匀 >> 打点计时器 通电源 放开小车 二．思考与练习 思维启动 1．答案 ⑴ ① 等间距 ⑥ 线性 ⑵ ① 远小于小车和砝码的总质量（填“远小于小车的质量”同样正确） ② (s 3 – s 1)/2(5Δt )2 24.2（答案范围在23.9 ～ 24.5之间均可）47.2（答案范围在47.0～47.6之间均可）1.15（答案范围在1.13～1.19之间均可） ③ 1/k b /k解析：⑴ ① 平衡好小车所受的阻力，小车做匀速运动，打点计时器打出的点间隔基本相等．⑥ 根据牛顿第二定律可知：F = (M ＋m )a ⇒ 1a = M F + m F ，1a 与m 为一次函数关系，是线性关系．⑵ ① 为保证小车所受拉力近似不变，应满足小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量．② 由Δx = aT2可知，a = (s 3 – s 1)/2(5Δt )2，由图可读出s 1 = 36.7 mm – 12.5 mm = 24.2 mm ，s 3 = 120.0 mm –72.8 mm = 47.2 mm ，换算后代入上式中，得a = 1.15 m/s 2．③ 设小车质量为M ，由牛顿第二定律可得：F = (M ＋m )a ⇒ 1a = M F + m F ，结合图象可知：1F = k ⇒ F = 1k ，M F = b ⇒ M = bF = bk ．2．答案：⑴ 拉力F 小车所受拉力 0.64 ⑵ 在小车所受外力不变的条件下，加速度与质量成反比例关系 a – m -1⑶ C解析：⑴ 采用控制变量法研究加速度与质量的关系，需将外力F 保持不变，平衡摩擦后，可将砂桶及砂的重力等效为F ；纸带上有六组数据，充分利用数据，采用“逐差法”计算，即有a = [(s 6 + s 5+ s 4) – (s 3 + s 2 + s 1)]/9T 2 = 0.64 m/s 2． ⑵ 通过1、5、7组数据，可看到质量加倍，加速度在误差范围内减半，故加速度与质量成反比例关系；a – m 图线为曲线，并不能说明是成反比例关系，故应作a – m -1图线． ⑶ 由于OA 段a – F 关系为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理知：m ′g = ma ，a = m ′g /m = F /m ，而实际上a ′ = m ′g /(m + m ′)，可见AB 段明显偏离直线是由于没有满足m ≫m ′．三．考点分类探讨 典型问题例1答案：⑴ 加速度 见解析 ⑵ 小车质量 小车加速度与拉力成正比 ⑶ 小车所受拉力 小车加速度与质量成反比 ⑷ 30 cm解析：⑴ 甲、乙两车位移之比等于加速度之比，由x = at 2/2在t 相同得x 甲∶x 乙= a 甲∶a 乙； ⑵ 第一次实验中控制小车质量不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与拉力成正比； ⑶ 第二次实验中控制小车所受拉力不变，在实验误差允许范围内，小车加速度与质量成反比； ⑷ a 甲∶a 乙 = (F 甲/m 甲)：(F 乙/m 乙) = 3/5，x 甲∶x 乙= a 甲∶a 乙 = 3：5，得x 乙 = 30 cm ．变式1 答案：⑴ d /Δt 1 d /Δt 2 [(d /Δt 2)2 – (d /Δt 1)2]/2x 8.15 ⑵ BC解析：⑴ 根据极限思想，物体在极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，可求得v 1 = d /Δt 1，v 2= d /Δt 2，根据运动学公式v 22 - v 12 = 2ax 可求得a = [(d /Δt 2)2 – (d /Δt 1)2]/2x ；游标卡尺主尺上读出8 mm ，游标上第3刻度线与主尺对齐，3×0.05 mm，游标卡尺读数为8 mm ＋3×0.05 mm = 8.15 mm ．⑵ F = Mg sin θ = Mg h l，要保持滑块所受的合力不变，M 增大时，h 必须减小；M 减小时，h 必须增大，以保持二者乘积不变．故选项B 、C 正确．四．考题再练 高考试题1．① AD ② 远小于 ③ 小于 大于预测1 答案：⑴ 小车与滑轮间的细绳与长木板平行 砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C⑵ 0.54 kg·m 或0.54 N·s 2不变 五．课堂演练 自我提升1．答案：⑴ ② 匀速直线 ⑵ (v B 2 – v A 2)/2L 2.40 ⑶ 如解析图所示 ⑷ 没有完全平衡摩擦力 解析：⑴ 判断摩擦力是否平衡，要根据小车不受拉力作用时，沿长木板能否做匀速直线运动． ⑵ 小车在拉力作用下做匀变速直线运动，由匀变速直线运动的规律可得：a = (v B 2 – v A 2)/2L ．小车在不同拉力作用下均做匀变速直线运动，由v B 2 – v A 2与a 成正比可得：a = 2.40 m/s 2． ⑶ 根据表中a 与F 的数据描点，发现各点基本处于同一条直线上，通过各点作直线即可．⑷ 没有完全平衡摩擦力．当没有完全平衡摩擦力时，由F - F f = ma得：a = 1m F - Ffm，a - F 图线交于F 轴的正半轴．2．⑴ 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 ⑵ 否 ⑶ 1解析：⑴ a – F 图象与横轴交点为（0.1，0），说明施加外力在0.1 N 之内小车和传感器没有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足． ⑵ 因传感器可直接测出小车和传感器受到的拉力，因此不需要保证砂和桶的质量远小于小车和传感器的总质量．⑶ a – F 图象斜率为 1/m ，由图知图象斜率k = 1，则小车和传感器的总质量为1 kg ．。

第2节实验：探究加速度与力、质量的关系(一) 【教学目标】
主题探究素养提升
探究加速度与力、质量的关系（1）学会用控制变量法进行探究实验
（2）会用图像法处理数据，从图像中发现物理规律
【课前预习】
阅读课本P83-P85
阅读学习指导P71-P72
【课堂探究】
实验目的
1.学会用“控制变量法”探究加速度与力、质量的定量关系
2.学会用图像法研究加速度与质量、加速度与力之间的关系。

实验原理
1.实验方法：控制变量法
（1）保持小车的质量不变，探究加速度与作用力的关系
（2）保持悬挂槽码的个数不变，探究加速度与质量的关系
2.方案设计
（1）三个物理量的测量：
小车质量：天平测量小车质量
拉力：平衡摩擦力，用悬挂槽码的方法为小车提供拉力
加速度：方法一：计算法
方法二：纸带法
方法三：比例法
（2）实验数据的处理：图像法、化曲为直
①研究加速度a与力F的关系：如图甲。

结论：图像是一条过原点的倾斜直线，小车质量不变，加速度与力成正比。

②研究加速度a与质量m的关系：如图乙、丙。

结论：槽码个数不变，加速度与小车质量成反比。

实验器材
小车、砝码、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木坂、垫木、打点计时器、交流电源、纸带、刻度尺、天平。

实验步骤与数据处理
学习指导P70-P71
P71典例1 配套检测卷P129 3
误差分析
1.系统误差：槽码重力不等于小车受到的拉力。

2.偶然误差：平衡摩擦力不准确、质量测量不准确等
注：结合学习指导72页微点拨分析。

【课后作业】
跟踪监测（二十一）
【教学反思】。

第三章运动和力的关系第10讲　牛顿第二定律的基本应用名师讲坛·素养提升一、两类动力学问题1．动力学的两类基本问题：第一类：已知受力情况求物体的____________；第二类：已知运动情况求物体的____________。

运动情况受力情况2．解决两类基本问题的方法：以__________为“桥梁”，由运动学公式和________________列方程求解，具体逻辑关系如图：加速度牛顿运动定律二、超重与失重1．实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态________。

(2)视重：①当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的________称为视重。

②视重大小等于弹簧测力计所受物体的________或台秤所受物体的________。

无关示数拉力压力2．超重、失重和完全失重的比较超重现象失重现象完全失重现象概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)________物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对于悬挂物的拉力)__________的现象大于小于等于零超重现象失重现象完全失重现象产生条件物体的加速度方向____________物体的加速度方向____________物体的加速度方向____________，大小__________原理方程F－mg＝maF＝_______________mg－F＝maF＝_____________mg－F＝ma＝mgF＝______运动状态________上升或________下降________下降或________上升以a＝g________下降或________上升竖直向上竖直向下竖直向下a＝gm(g＋a)m(g－a)0加速减速加速减速加速减速1.已知物体受力情况，求解运动量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。

( )2．加速度大小等于g 的物体处于完全失重状态。

4・2实验：加速度与力、质量的关系一、学习目标：1、用比较法测最加速度；2、用控制变量法探究加速度与力、质量的关系；3、掌握利用图彖处理数据的方法。

二、实验原理（一）、采用控制变量法1、先控制小车的质最不变，改变小车所受的拉力F,讨论a与F的关系；2、再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量in,讨论a与m的关系.（二）、耍测量的物理量小车与其上祛码的总质量M——一用天平测出.小车受的拉力F—用天平测出小盘和盘内磁码的总质量m,由F=mg算出. 小车的加速度a—通过打点计时器打出的纸带测算出.（三）、平衡摩擦力的冃的和方法①FI的：实验中小车耍受到摩擦阻力的作用，垫高水平木板不带滑伦的一端，使小车口身重力沿斜而的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力.②方法：丕so，使小至拖着紙螢，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工作状态, 逐渐调节木板亦顷乩使爪车施匀矗直羲运动，即平衡了摩擦力.三、实验器材打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘和祛•码、细绳、低压交流电源、天平（带有一套祛码）、刻度尺.四、实验步骤（一）、探究加速度与力、质量的关系？1.用天平测出小车和小盘（包括其中祛码）的质量分别为M。

、m（）,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，平衡摩擦力.4.将重物通过细绳系在小车上，接通电源放开小车，用纸小车打点计时器人一熔有定常轮的长木板紙帯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（包括其中祛码）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mg、m2g-6.保持小车所受的合外力不变，在小车上加祛码，并测出小车和放上祛码后的总质量M”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.7.8. 继续在小车上加放祛码，重复步骤6,多做几次实验，在每次得到的纸带上标上号码. 分别在坐标系中作出M不变时，a — F图彖和F不变时，a — M图彖.图象1. 你在图（a）中画出的a —F图象;在图（b沖画出的a —M图象;在图（c）中画出的a—丄M2)(a)fTN0MTkg(b)（C）结论：在误差允许的范围内得出的结论是：当M不变时，a与F成正比;当F 不变时，a 与M 成反比.五、注意事项1. 平衡摩擦力时不要挂重物，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变盘和祛码的质量还是 改变小车及舷码的质量，都不需要垂新平衡摩擦力.2. 实验中必须满足小车利祛码的质量远大于小盘和確码的总质量.只有如此，磁码和小盘的总 重力才可视为与小车受到的拉力相等.3. 各纸带上的加速度a,都应是该纸带上的平均加速度.4. 作图象时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在肓线上的点应尽可能对称分布在所作肓线 的两侧•离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑.5. 小年应靠近打点计时器门•先接通电源再禅放纸带.六、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 都会造成谋差.2. 因实验原理不完善造成误差：本实验中用小盘及祛码的总重力代替小车受到的拉力（实际上 小车受到的拉力耍小于小盘及舷码的总重力），存在系统误差.小盘及確码的总质量越接近小车的质 量，误差就越大；反之，小盘及祛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点的距离相等.五、 七、例题解析1.如图所示，是某次利丿IJ 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 为砂桶，B 为定滑轮，C 为滑块及上面添加的祛码，D 为纸带，E 为电火花计时器，F 为蓄 电池，电压为6V, G 是电键，请指出图中的三处错谋。

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． 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．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_______.。

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。

新教材高中物理导学案新人教版必修第一册：2．实验：探究加速度与力、质量的关系一、实验思路 1．实验装置将小车置于________上，通过滑轮与________相连．小车可以在槽码的牵引下运动． 2．实验思路控制变量法 (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近似相等→ 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________ 改变小车的质量→ 测得不同________的小车在这个拉力下运动的加速度 分析 → 加速度与________的变化情况 找出→ 二者之间的定量关系．二、物理量的测量1．质量的测量：用________测量．为了改变小车的质量，可以在小车中增减________的数量．2．加速度的测量(1)方法1：让小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量小车的位移x ，并用秒表测量发生这段位移所用的时间t ，然后由a ＝________计算出加速度a .(2)方法2：由纸带根据公式Δx ＝aT 2，结合逐差法计算出小车的加速度．(3)方法3：不直接测量加速度，可测不同情况下物体加速度________，例如：让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体运动时间t 相等，测出各自的位移x 1、x 2，则a1a 2＝________，把加速度的测量转换成位移的测量．3．力的测量平衡小车受到的阻力后，小车受到的拉力________小车所受的合力，在槽码的质量比小车的质量________时，可认为小车所受的拉力近似等于槽码所受的________．三、进行实验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．表2四、数据分析1.加速度与力的关系(小车质量不变)以a为纵坐标、F为横坐标建立直角坐标系，根据表1中记录的数据作a­F图像(如图所示)，找出规律，分析加速度a与拉力F的关系．2．加速度与质量的关系(拉力F不变)为横坐标建立直角坐标系，根据表2中记录的数据作a­m图分别以a为纵坐标、m和1m像和a­1图像(如图所示)，分析加速度a与质量m的关系．m“化曲为直”的思想五、注意事项(1)平衡摩擦力时不要挂槽码，平衡摩擦力后，改变小车上所加重物的质量时不需要重新平衡摩擦力．(2)实验时要先接通电源，后释放小车．目的是打更多的点(3)实验中必须满足小车和小车上所加重物的总质量远大于槽码的质量．(4)每次实验开始时，小车应尽量靠近打点计时器，且在小车到达滑轮前应按住小车．以免损坏仪器(5)作图像时，要使尽可能多的点落在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线的两侧，离直线较远的点应该舍去不予考虑．目的是消除偶然误差控制变量法控制变量法是指在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的独立因素加以人为控制，使其中只有一个因素按照特定的要求发生变化，而其他因素保持不变，以利于寻找事物发展变化的规律的方法．1 测量加速度转换成测位移2 细绳的拉力等于槽码的重力吗？什么情况下细绳的拉力即小车所受的合外力可以近似等于槽码的重力？不等于，因为槽码向下加速运动，所以细绳的拉力小于槽码的重力．当槽码的质量远小于小车的质量时，细绳的拉力近似等于槽码的重力，即小车受到的合外力近似等于槽码的重力，故实验中必须满足小车和砝码的总质量远大于槽码的质量．3 平衡摩擦力(1)为何平衡摩擦力？为了让细绳拉小车的力等于小车所受的合外力，即T＝F合．(2)如何平衡摩擦力？不挂槽码时，将长木板倾斜一定角度θ，让小车所受的滑动摩擦力与重力沿长木板方向的分力平衡，即Mg sin θ＝μMg cos θ.4 描绘a ­1M 图像而不是描绘a ­M 图像的原因在探究拉力不变，物体的加速度跟物体质量的关系时，凭几组数据难以直接得出结论．由于图像很直观，因此，我们可以借助图像寻求加速度与质量的关系．若以a 为纵坐标，M 为横坐标，描出的图线是一条曲线，如图所示，此时难以判断它们之间是不是反比例关系．“a 与M 成反比”就是“a 与1M成正比”，如图，以1M为横坐标、a 为纵坐标建立坐标系，根据a ­1M的图像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．目标一 实验过程与操作【归纳】1．本实验用到的物理方法2.两个重要条件： (1)平衡摩擦力； (2)m ≪M .3．平衡摩擦力应注意以下几点 (1)不挂槽码．(2)垫高长木板远离滑轮的一端．(3)连好纸带后接通打点计时器，调节倾角，当纸带上打出的点迹均匀分布时，说明已经平衡了摩擦力．【典例】例 1 在研究作用力F 一定时，小车的加速度a 与小车(含砝码)质量M 的关系的实验中，某同学安装的实验装置和设计的实验步骤如下：A．用天平称出小车和槽码的质量B．按图示安装好实验器材C．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，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．保持槽码的质量不变，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a­ M关系图像，并由图像确定a与M的关系(1)请改正实验装置图中的错误．①电磁打点计时器位置_______________________________________________；②小车位置_________________________________________________；③滑轮位置______________________________________________________．(2)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在步骤________之后．(3)在上述步骤中，有错误的是步骤________，应把________改为________．(4)在上述步骤中，处理不恰当的是步骤________，应把________改为________．例 2 在探究加速度与力、质量的关系活动中，某小组设计了如图所示的实验装置．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________________________________________________．目标二数据处理和误差分析【归纳】a­ F、a­ 1图线可能出现的情况及对应原因M(1)若平衡阻力时，木板垫起的倾角过小，则a­ F、a­ 1图像分别如甲图①、乙图②所M示．图像分别如甲图③、乙图④所(2)若平衡阻力时，木板垫起的倾角过大，则a­ F、a­ 1M示．【典例】例 3 在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图甲所示的装置．(1)本实验应用的实验方法是________．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，应改变小车所受拉力的大小B．在探究加速度与外力的关系时，应改变小车的质量图像，容易判断二者间的关系C．在探究加速度a与质量m的关系时，作出a­1mD．无论在什么条件下，细线对小车的拉力大小总等于槽码的重力大小(3)如图乙所示为某同学在探究加速度a与力F的关系时，根据测量数据作出的a­F图像，说明实验存在的问题是________________．例 4 某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为槽码，D为一端带有定滑轮的长木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于槽码的总重力，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得．(1)某次实验时，测得小车和小车上的槽码总质量为800 g，则槽码的总质量较为合理的是( )A．50 g B．500 gC．5 kg D．50 kg(2)如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50 Hz.根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为________m/s，小车的加速度大小为________m/s2.(结果均保留两位小数)(3)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注，但尚未完成图像(如图丙所示)．请继续帮助该同学作出坐标系中的图像．(4)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁所示，图线不通过坐标原点的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.目标三实验创新【归纳】1．【典例】例 5 如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器下方悬挂槽码，每次滑块都从A处由静止释放．(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d.(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__________________________(用文字表述)．滑块通过光电门的速度为________(用已知量表示)．(3)下列实验操作和要求必要的是________(请填写选项前对应的字母)．A．应将气垫导轨调节水平B．应测出槽码和力传感器的总质量C．应使A位置与光电门B间的距离适当大些D．应使滑块质量远大于槽码和力传感器的总质量例 6 在探究加速度与力、质量关系的实验中，某同学设计了如图甲所示的实验装置．力传感器可测出轻绳中的拉力大小．(1)实验中为探究加速度与力的关系，一定要进行的操作是________．A．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量B．用天平测出砂和砂桶的质量C．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡小车受到的阻力D．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数(2)在正确操作的前提下，该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(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，根据该纸带，可求打计数点2时小车的速度大小v2＝______ m/s，小车的加速度为______m/s2(结果保留三位有效数字)．1.如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置：(1)如图是实验时平衡摩擦力的情形，其中正确的是________(选填字母)．(2)关于本实验，下列做法正确的是________．A．在用打点计时器打纸带时，应该先放开小车，再接通打点计时器的电源B．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力F的大小图像C．在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出a－1m D．在探究加速度与力的关系时，作a－F图像应该用折线将所描的点依次连接2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法：(1)实验环境的等效法：_______________________________________________________；(2)实验条件设计的科学方法：_________________________________________________；(3)实验原理的简化：_________________________________________________________，即当小车质量M车≫m槽码时，细绳对小车的拉力大小近似等于槽码的重力m槽码g；(4)实验数据处理的科学方法：________________________________________________________________________________________________________________________；(5)由a­ M车图像转化为a­ 1图像，所用的科学方法：______________．M车(以上各题均选填“理想实验法”“图像法”“平衡摩擦力法”“化曲为直法”“控制变量法”或“近似法”)3．某同学“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验装置如图所示，图中A是质量为m1的小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的固定长木板上，P(砂桶和砂)的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出弹簧测力计的示数F，不计轻绳与滑轮、滑轮与轮轴的摩擦和滑轮的质量．(1)为了减小实验误差，下列做法正确的是________．A.先释放小车，后接通打点计时器的电源B．该实验拉小车的轻绳不需要与木板平行C．该实验砂桶和砂的总质量不需要远小于小车的质量D．滑轮摩擦要足够小，绳的质量要足够小(2)如图是实验过程中得到的一条纸带，O、A、B、C、D为选取的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点没有画出，各计数点到O点的距离分别为：8.00 cm、17.99 cm、30.00 cm、44.01 cm，若打点计时器的打点频率为50 Hz，则由该纸带可知小车的加速度大小为________m/s2(结果保留三位有效数字)．(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a­ F图像可能是下列选项中的________．4．某实验小组用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系，重物通过滑轮用细线拉着小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，实验中力传感器的拉力为F，保持小车[包括位移传感器(发射器)]的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系．(1)关于实验操作，下列说法正确的是________(填序号)．A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D．实验应满足重物的质量远小于小车的质量(2)同学甲根据某次实验位移传感器的实验数据作出小车运动的x­t2图像如图乙所示，根据图像可知小车运动的加速度大小为________m；比较发现此加速度小于力传感器拉力Fs2与小车(包括位移传感器(发射器)的质量的比值)，原因可能是________________________________________________________________________．2．实验：探究加速度与力、质量的关系导学 掌握必备知识一、1．水平木板 槽码2．(2)拉力不变 质量 质量二、1．天平 砝码2．(1)2x t 2 (3)之比 x 1x 23．等于 小得多 重力共研 突破关键能力目标一[例1] 解析：(1)①电磁打点计时器应固定在长木板无滑轮的一端，且应靠近右端；②释放小车时，小车应靠近打点计时器；③连接小车的细绳应平行于木板，故应调节滑轮位置使细绳平行于木板．(2)实验时应平衡小车受到的阻力，使小车所受重力沿木板方向的分力与小车所受阻力平衡，故应垫高长木板右端以平衡小车受到的阻力．实验中把槽码的重力看成与小车所受拉力大小相等，没有考虑阻力，故必须平衡小车受到的阻力且应排在步骤B 之后．(3)步骤D 中电磁打点计时器接在6 V 电压的蓄电池上将无法工作，必须接在8 V 的交流电源上．(4)步骤G 中作a ­M 关系图像，得到的是曲线，很难进行正确的判断，必须“化曲为直”，改作a ­1M 关系图像． 答案：(1)①应靠右端 ②应靠近打点计时器 ③应使细绳平行于木板 (2)平衡小车受到的阻力 B (3)D 6 V 电压的蓄电池 8 V 的交流电源 (4)G 作a ­M 关系图像 作a ­1M 关系图像[例2] 解析：(1)拉小车的细线要与轨道平行，只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力．(2)对初速度为零的匀加速直线运动，运动时间相同时，根据x ＝12at 2，得a 1a 2＝x1x 2，所以能用位移来比较加速度大小． 答案：(1)细线与轨道平行(或水平) 远小于(2)两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等目标二[例3] 解析：(1)要研究三个量之间的关系，首先保持一个量不变，探究另外两个量的关系，此为控制变量法，选项A 正确．(2)外力一定时，加速度a 与质量m 成反比，a ­m图像是一条曲线，不容易确定两者的关系，而a­1m图像是一条直线，便于判断，选项C正确．(3)图像与横轴的截距大于0，即拉力F≤F0 (F≠0)时，加速度等于0，说明小车所受拉力之外的其他力的合力不为0，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．答案：(1)A (2)C (3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足[例4] 解析：(1)为了使细绳对小车拉力F等于槽码的总重力，则需要满足小车和小车上的槽码总质量远远大于槽码的质量，若小车和小车上的槽码总质量为800 g，则槽码的质量较为合理的是50 g，故A正确，B、C、D错误．(2)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度，即B点的瞬时速度，故v B＝AB+BC4T＝1.63 m/s.由逐差法求解小车的加速度，a＝(CD+DE)−(AB+BC)4×(2T)2＝1.72 m/s2.(3)根据描点法作出图像，如图所示(4)图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．答案：(1)A (2)1.63 1.72 (3)见解析图(4)没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够目标三[例5] 解析：(3)A对：实验前应将气垫导轨调节水平．B错：滑块受到的拉力可以由力传感器测出，实验不需要测出槽码和力传感器的总质量．C对：为减小实验误差，应使A 位置与光电门B间的距离适当大些．D错：滑块受到的拉力可以由力传感器测出，不需要使滑块质量远大于槽码和力传感器的总质量．答案：(2)遮光条在A处时与光电门B的水平距离dt(3)AC[例6] 解析：(1)本题拉力可以由力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量，故A、B项错误；该题是力传感器测出的拉力，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，以平衡小车受到的阻力，故C项正确；小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，故D项正确．(2)两计数点间还有4个点没有画出，故相邻计数点间时间间隔T＝0.1 s，打计数点2时小车的速度大小v2＝x132T ＝3.09+5.120.2×10－2m/s≈0.411 m/s根据逐差法可知，小车的加速度为a＝x6+x5+x4−(x3+x2+x1)9T2＝7.10+9.13+11.09−(1.10+3.09+5.12)9×(0.1)2×10－2 m/s 2 ≈2.00 m/s 2答案：(1)CD (2)0.411 2.00精练 落实学科素养1．解析：(1)平衡摩擦力时，小车要在无拉力的情况下进行，不需要挂槽码，让小车拖着纸带匀速下滑，故选项B 最恰当．(2)A 错：使用打点计时器时应先接通电源再释放小车．B 错：本实验采用了控制变量法，加速度与质量、外力有关系，所以改变一个自变量时，应使另一个自变量不变．C 对：若直接作出a ­m 图像，则一定是曲线，不易确定曲线的函数关系，所以应尝试作出a ­1m 图像．D 错：要用平滑的线连接所描出的点．答案：(1)B (2)C2．解析：(1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；(2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；(3)当小车质量M 车≫m 槽码时，细绳对小车的拉力大小近似等于槽码的重力m 槽码g ，称为近似法；(4)通过图像研究实验的结果，称为图像法；(5)在作图时，由a ­M 车图像转化为a ­1M 车图像，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法．答案：(1)平衡摩擦力法 (2)控制变量法(3)近似法(4)图像法 (5)化曲为直法3．解析：(1)A 错：实验时应先接通打点计时器的电源再放开小车，使纸带上打出足够多的点．B 错：为保证小车所受合力恰好是轻绳的拉力，轻绳必须与木板平行．C 、D 对：本实验中弹簧测力计的示数即为轻绳的拉力，不需要用砂和砂桶的总重力代替轻绳拉力，所以不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，但滑轮摩擦和轻绳的重力会影响示数，所以滑轮摩擦要足够小、绳的质量要足够小．(2)由题意知两计数点间的时间间隔为0.1 s ，根据Δx ＝aT 2可得加速度a ＝x BD −x OB4T 2＝(44.01−17.99−17.99)×10−24×0.12m/s 2≈2.01 m/s 2.(3)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，由于摩擦力的影响，当拉力为一较小值时，加速度仍为0，故选B.答案：(1)CD (2)2.01 (3)B4．解析：(1)实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，故A 正确．平衡摩擦力时，不用悬挂钩码，故B 错误．每次改变小车所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故C 错误．力传感器可以直接得到拉力的大小，所以重物的质量没有必要远小于小车的质量，故D 错误．(2)根据x ＝12at 2可知在x ­t 2图像中斜率表示12a ，12a ＝1.0−0.50.25m s 2＝2.0 m/s 2，解得a ＝4.0 m/s 2.此加速度小于力传感器拉力F 与小车(包括位移传感器、发射器)的质量的比值，原因可能是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够．答案：(1)A (2)4.0 没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够。

《加速度与力的定量关系》导学案一、学习目标1、理解加速度与力的定量关系。

2、掌握探究加速度与力定量关系的实验方法。

3、能运用牛顿第二定律解决相关问题。

二、知识回顾1、加速度的定义：加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。

2、牛顿第一定律：任何物体都要保持匀速直线运动或静止的状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

三、实验探究加速度与力的定量关系（一）实验目的探究物体的加速度与作用在它上面的力的定量关系。

（二）实验原理1、控制变量法：保持物体的质量不变，改变力的大小，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系。

2、利用打点计时器打出的纸带，测量物体在不同力作用下的加速度。

（三）实验器材小车、砝码、托盘、细绳、一端带有定滑轮的长木板、打点计时器、纸带、刻度尺、天平。

（四）实验步骤1、用天平测量小车的质量 M，并记录。

2、按图安装好实验装置，使细绳与长木板平行。

3、不挂砝码，将小车放在靠近打点计时器的位置，接通电源，释放小车，得到一条纸带。

4、在小车上放上一个砝码，重复步骤 3，得到另一条纸带。

5、逐渐增加砝码的数量，重复步骤 3 和 4，得到多组纸带。

6、从纸带中选取点迹清晰的部分，测量相邻计数点间的距离，计算出小车的加速度。

（五）数据处理1、设计一个表格，记录每次实验中小车的质量、所受的力和计算出的加速度。

2、以力 F 为横坐标，加速度 a 为纵坐标，建立直角坐标系，根据实验数据描点作图。

3、分析图像，如果图像是一条过原点的直线，说明加速度与力成正比。

（六）误差分析1、系统误差：实验中没有完全消除摩擦力的影响。

2、偶然误差：测量长度、时间等数据时的误差。

四、牛顿第二定律（一）内容物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

（二）表达式F ＝ ma （F 表示物体所受的合力，m 表示物体的质量，a 表示物体的加速度）（三）理解1、因果关系：力是产生加速度的原因，加速度是力作用的结果。

《4.2 实验：探究加速度与力、质量之间的关系》导学案编写人：郑炳扬审稿人：李洋编写时间：2021-12-28 班级:组别:组名:学生姓名:【学习目标】1．了解加速度与力、质量之间存在关联。

2．通过能够理解实验思路，认识控制变量的实验方法。

3．能够运用图像法处理实验数据。

【学习重点难点】学习重点：实验思路，认识控制变量法②平衡摩擦力的方法，图像法处理实验数据，实验的误差分析学习难点:：图像法处理实验数据、误差分析【学法指导】预习方法：认真阅读教材相关章节，注重概念部分的理解；学习方法：充分利用导学案，学会小组合作，探究交流；复习方法：每周复习上周的导学案的重难点，理解背记教师强调的笔记内容。

【学习过程】一、【预习检测】认真阅读教材83-87页完成下列问题：探究加速度与力、质量之间的关系：实验原理：，控制不变，探究加速度与外力的关系；控制不变，探究加速度与质量的关系。

实验步骤：1.用测出小车的质量。

2.摆放好实验装置，平衡摩擦力。

3.把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码，将车拉到打点计时器附近。

4.打开打点计时器电源，再释放小车，得到纸带，并在纸带上计下钩码重量。

5.改变钩码的重量，重复以上的步骤2-3多次。

6.控制钩码质量不变，改变小车质量，再测几组数据。

7.设计表格，记录实验数据。

二、【合作探究】实验中的物理量怎么测量？实验中怎么计算物体的受力，又怎么处理摩擦力？实验数据怎么处理：实验结论：实验误差分析：系统误差:本实验用槽码的总重力mg代替小车受到的力,而实际上小车所受的拉力要小于槽码的总重力,槽码的总质量越接近于小车的质量,误差越大;偶然误差：实验中有什么操作是需要重点注意的？课堂小结：本节内容重要的定理规律归纳整理实验的研究方法：实验的注意事项：数据的处理方法：实验结论：三、【当堂检测】单选题一、单选题1．在“探究加速度与力、质量的关系”实验的准备阶段，在小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度. 这样做的目的是（）A．测量小车运动的加速度B．平衡摩擦力C．测量小车运动的速度D．测量木板倾斜的角度2．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是（）A．m远大于M B．m远小于M C．m略大于M D．m略小于M二、实验题3．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示．(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是_____________；要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是______________________.(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1＝7.06 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.30 cm、x4＝8.92 cm，那么打B点的瞬时速度大小是________m/s；纸带加速度的大小是________m/s2(计算结果保留两位有效数字)．4．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。

高三物理一轮复习学案探究加速度与力、质量的关系一、学习目标1.通过控制变量法探究加速度与力和质量的定量关系2.理解实验思路的合理性，以及用图象处理实验数据的有效性二、预习指导参阅《全程复习方略》及教材三、知识体系（一）实验目的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：（二）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；再控制重物的质量不变，拉力F不变，改变小车质量M，讨论加速度a与M的关系.（三）实验器材打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、砝码、夹子、细绳、导线、低压交流电源、天平（带一套砝码）、刻度尺（四）实验步骤1.用天平测出小车和小盘的质量分别为M0、m0,并把数值记录下来。

2.按下图将实验器材安装好（小车上不系绳）。

3.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，直到不挂重物的小车在斜面上做匀速直线运动为止。

4. 将重物通过细绳系在小车上，先接通电源再放开小车，用纸带记录小车的运动情况。

计算小盘和砝码的重力，即小车所受的合外力，由纸带计算出小车的加速度，并把小盘和砝码的重力和对应的加速度记录在表格中。

5.改变小盘内砝码的个数，重复步骤4，实验次数加速度（m/s) 小车受力（N) 1236. 保持小盘中所放砝码的质量不变，在小车上加放砝码，并测出小车与所放砝码的总质量M，先接通电源，后放开小车，待打点结束后，立即关闭电源，取下纸带并计算出对应的加速度。

7. 改变小车上的砝码个数，重复上述步骤，并多做几次，所对应的质量和加速度记录在下表中。

（五）数据处理1．分析加速度和力的关系（作a—F图象）实验次数加速度（m/s)小车总质量M/Kg总质量倒数1/M2．分析加速度和质量的关系(作a--1/M 图象)（六）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mg代替小车的拉力，实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力。