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分层作业25 加速度与力、质量之间的关系A组必备知识基础练1.在做“探究加速度与力、质量之间的关系”的实验中,(1)下列仪器需要用到的是.(2)下列说法正确的是.A.先释放纸带再接通电源B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行C.纸带与小车相连端的点迹较疏D.轻推小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡(3)实验时打出的一条纸带如图所示,A、B、C、D……为每隔4个点取的计数点,电源的频率为50 Hz,据此纸带可知小车在D点的速度大小为m/s(保留2位小数).2.在“探究加速度与力、质量之间的关系”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.3.在“探究加速度与力、质量之间的关系”的实验中,某同学组装了如图所示的装置,关于平衡摩擦力的操作过程,下列说法正确的是( )A.应将长木板带滑轮的一端垫高B.应将砝码盘通过细绳与小车相连C.应将纸带穿过打点计时器并与小车相连D.应使小车在长木板上做匀加速直线运动4.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,甲、乙两同学设计了如图1所示的实验装置.其中M为小车的质量,m为砂和砂桶的总质量,滑轮由铁丝固定在小车上,质量为m0=0.1 kg.力传感器可测出轻绳上的拉力F的大小,不计滑轮与轻绳之间的摩擦.图1(1)甲同学在实验中得到如图2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的交变电流,根据纸带可求出打点计时器打下标号为2的点时,小车的速度为m/s,小车的加速度为m/s2.(结果均保留三位有效数字)图2(2)乙同学根据测量数据作出如图3所示的a-F图像,该同学做实验时存在的问题是.图3B组关键能力提升练5.(广东广州高一统考期末)某同学用图甲所示装置来“探究物体加速度与力、质量之间的关系”.实验中,他将槽码重力的大小作为细线对小车拉力的大小,通过改变槽码个数来改变拉力大小.甲(1)他用小木块将长木板的右侧垫高来消除阻力的影响.具体操作是:将木板的一侧适当垫高后,把装有纸带的小车放在木板上,纸带穿过打点计时器的限位孔,在打点计时器打点的情况下,轻轻推一下小车,若小车拖着纸带做运动,则表明消除了阻力的影响.(2)在一次实验中,该同学在正确操作下得到如图乙所示的纸带.打点计时器所用电源频率为f=50 Hz,A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.写出小车加速度的表达式a= (用s1、s2、s3、s4 以及f表示),根据纸带提供的数据,小车的加速度大小a= m/s2(结果保留两位有效数字).乙(3)根据测得的多组数据可作出a-F关系图线,如图丙所示.此图线的AB 段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是(选填正确选项的字母).丙A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态C.所挂槽码的总质量太大D.所用小车的质量太大(4) 在研究加速度与质量的关系时,保持槽码的质量m不变,改变小车上面所放物体的质量,小车及上面所放物体的总质量为M,由实验数据作出图线,则图线应为(选填正确选项的字母)所示.a-1M+m6.(广东汕头高一统考期末)在“探究加速度与力、质量之间的关系”实验中,小明组装了如图甲所示装置.甲乙(1)图乙为实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s,则打B点时小车的速度大小为 m/s,小车运动的加速度大小为 m/s2.(结果均保留两位有效数字)(2)小明换用下图装置再次探究.他在气垫导轨旁安装了一个光电门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,力传感器可直接测出绳中拉力大小,传感器下方悬挂钩码.改变钩码数量,每次都从A处由静止释放滑块.已知滑块(含遮光条)总质量为M,导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为L.(3)①若遮光条宽度为d,某次实验中,由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为t,由力传感器记录对应的细线拉力大小为F,则滑块运动的加速度大小应表示为(用题干已知物理量和测得物理量字母表示).②本实验(选填“需要”或“不需要”)将带滑轮的气垫导轨右端垫高,以补偿阻力;实验中(选填“需要”或“不需要”)钩码和力传感器的总质量远小于滑块质量.答案：1.解析(1)本实验通过纸带打点分析求解物体的加速度,利用了控制变量法,通过改变小车或重物的质量,从而探究加速度与质量、合外力之间的关系,所以选择仪器A、D.(2)实验时应先接通打点计时器的电源,后释放小车,为了保证细线拉力不被分解,所以细线要尽可能与木板平行,所以选项A错误,B正确;小车刚开始运动时速度较小,所以纸带与小车相连端的点迹较密,选项C错误;拖着纸带的小车能够匀速下滑说明恰好平衡摩擦力,选项D正确.(3)由图可知,D点的速度为v D=s CE2t =4.10×10-22×0.1m/s≈0.21m/s.答案(1)AD(2)BD(3)0.212.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,才能认为细线拉小车的力等于砝码盘和砝码的总重力.(2)对初速度为零的匀加速直线运动,运动时间相同时,根据s=12at2,得a1 a2=s1s2,所以能用位移来比较加速度大小.答案(1)拉小车的细线与轨道平行远小于(2)见解析3.C 解析应将长木板不带滑轮的一端适当垫高,故A错误;平衡摩擦力时,不要挂砝码盘,故B错误;应将纸带穿过打点计时器并与小车相连,如果纸带上打出的点间隔相等,则摩擦力完全被平衡了,故C正确;平衡摩擦力后,小车在长木板上做匀速直线运动,故D错误.4.解析(1)相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02s=0.1s,根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得v2=(3.77+4.15)×10-22×0.1m/s=0.396m/s,根据Δs=aT2,运用逐差法可得小车的加速度a=[(4.53+4.15)-(3.77+3.39)]×10-2(2×0.1)2m/s2=0.380m/s2.(2)由题图3可知,当a=0时,F大于0,故乙同学没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够.答案(1)0.396 0.380(2)没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够5.解析(1)在平衡阻力时,不挂槽码且打点计时器在打点的情况下,轻轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速直线运动,则表明消除了阻力的影响.(2)已知打点计时器所用电源频率为f,每两点之间还有4个点没有标出,可知打点周期为T=5f由逐差法可得小车的加速度为a=(s3+s4)-(s1+s2)4T2=(s3+s4)-(s1+s2)100f2根据纸带提供的数据,小车的加速度大小a=0.10m/s2.(3)对小车根据牛顿第二定律F=Ma对所挂槽码根据牛顿第二定律mg-F=ma联立可得F=mg1+mM只有当槽码的总质量远小于小车质量时,才可以用槽码的重力代替小车受到的合外力,此时a-F图像才是一条直线,否则图像会发生弯曲,故选C.(4)对整体根据牛顿第二定律mg=(M+m)a可得mga=1M+m保持槽码的质量m不变,则a-1图线应该是过原点的倾斜直线,故选C.M+m答案(1)匀速直线f20.10(2)(s3+s4)-(s1+s2)100(3)C(4)C6.解析(1)根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该段过程的平均速度,打B点时小车的速度大小为v B=s AC2T =(21.01-4.20)×10-22×0.1m/s≈0.84m/s根据逐差法可得,小车运动的加速度为a=s BD-s OB4T2=(33.61-11.21-11.21)×10-24×0.12m/s2≈2.8m/s2.(3)①已知初速度为零,位移为L,末速度v=dt由v2=2aL得a=v 22L =d22Lt2.②将气垫导轨调节水平,才能使拉力等于合力,故本实验不需要将带滑轮的气垫导轨右端垫高;拉力是直接通过力传感器测量的,与滑块质量和钩码质量大小无关,故实验中不需要钩码和力传感器的总质量远小于滑块质量.答案(1)0.84 2.8(3)d 22Lt2不需要不需要第11页共11页。
第3节探究物体运动与受力的关系本节教材分析三维目标一、知识与技能1. 理解物体运动状态的变化快慢即加速度与力有关，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. 培养学生设计简单实验的能力和动手操作能力。
二、过程与方法1. 引导学生从观察日常现象中猜测加速度和力、质量的关系，启发学生用控制变量法进行探究验证。
2. 学生自己设计实验，并根据自己的实验设计进行实验。
3. 对实验数据进行处理，并能对实验结果进行分析总结。
三、情感态度与价值观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. 培养与人合作的团队精神。
教学重点1. 用控制变量法探究多个变量之间的关系。
2. 如何提出实验方案并使实验方案科学、合理、可行。
3. 实验数据的分析与处理。
教学难点1. 如何提出科学、合理的实验方案。
2. 如何分析、处理实验数据。
教学建议“探究物体运动与受力的关系”学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，教师引导学生去寻求研究问题的实验方法，通过探究注重的是问题的提出与发现。
本节课以探究实验的形式出现，不仅要锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验、处理实验数据、得出结论的全过程获取新知识的能力，为牛顿第二定律打下基础。
新课导入设计导入一上一节课我们学习了牛顿第一定律。
从牛顿第一定律中我们已经了解到：物体运动状态的变化即速度的变化与物体的受力有关。
那么物体运动状态变化的情况与受力究竟存在着什么样的关系呢？导入二引入新课教师活动：复习牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动的原因．引出与加速度有关的两个因数：合外力和质量定性讨论：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？力大小相同，作用在不同质量物体上，物体加速度有什么不同？物体运动状态改变快慢取决哪些因素？定性关系如何？教师还可举日常生活中一些实例，如赛车和普通小汽车质量相仿，但塞车安装了强大的发动机，牵引力巨大，可产生很大加速度。
课时训练19探究加速度与力、质量的定量关系基础夯实1.如果a- 1m图象是通过原点的一条直线,则说明()A.物体的加速度a与质量m成正比B.物体的加速度a与质量m成反比C.物体的质量m与加速度a成正比D.物体的质量m与加速度a成反比- 1m图象是过原点的直线,表明加速度a与质量m成反比,但不能说物体的质量与加速度成正比或成反比,因为物体的质量是个定值,B正确,A、C、D错. 2.某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验中,在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得偏低,使得倾角偏小,他所得的a-F关系图象可以用图所示的哪一个来表示(),若把长木板的一端垫得过低,小车重力沿木板方向的分力小于摩擦力.3.在“探究加速度与物体质量的定性关系”实验中,在增大物体的质量的同时,要保证物体所受的合外力不变,下列措施可行的是()A.增大斜面的倾角B.减小斜面的倾角C.保持斜面倾角不变D.以上措施都不能实现,假设动摩擦因数为μ,=mg sin θ-μmg cos θ,则在增大斜面倾角为θ,物体质量为m,则所受的合外力为F合m的同时必须要减小θ,才能保持F合不变.4.用打点计时器测量加速度探究加速度与力、质量的关系时,需要平衡摩擦力.平衡摩擦力时,应该让小车()A.挂上小盘,拖上纸带,启动打点计时器B.不挂小盘,拖上纸带,启动打点计时器C.挂上小盘,不拖纸带D.不挂小盘,不拖纸带,应将绳从小车上拿去,不拴盘,选项A、C错误;应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉,所以应让小车拖上纸带,且让打点计时器处于工作状态,选项B正确,选项D错误.5.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,关于平衡摩擦力的说法中不正确的是()A.“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合外力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力D.“平衡摩擦力”是否成功,可轻轻推动小车,由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否相等而确定6.(多选)如图是某些同学在探究加速度与力、质量关系时根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是()A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小a-F的图象,当F=0时,加速度a≠0,说明F=0时,物体受到的合外力已不;图乙同图甲的原因相同.等于零,即平衡摩擦力时长木板倾角过大,使mg sin α>f滑>mg sin α.所以,选项A、D正确.图丙、丁是由于平衡摩擦力时倾角过小,而使f滑能力提升7.一同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验.图1(1)图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材,该同学需在图中选用的器材是.(用字母表示)(2)该同学在实验室选齐所需器材后,经正确操作获得如图2所示的两条纸带①和②.纸带的加速度大(填“①”或“②”),其加速度大小为.图2BDE(2)①(2.5±0.2) m/s2该同学需要打点计时器(B)、小车(D)和钩码(E),不需要重锤(A)和秒表(C).(2)纸带①的加速度a1=[(38.10-34.20)-(34.20-30.70)]×10-2(2×0.02)2 m/s2=2.50 m/s2纸带②的加速度a2=[(35.90-32.35)-(32.35-29.00)]×10-2(2×0.02)2 m/s2=1.25 m/s2.8.(2016全国Ⅲ)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系.图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮:轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码.本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下:图(a)(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑.(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行.释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图象,经数据处理后可得到相应的加速度a. (3)对应于不同的n的a值见下表.n=2时的s-t图象如图(b)所示:由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表.n 1 2 3 4 5a/(m·s-2) 0.20 0.58 0.78 1.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图象.从图象可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比.图(b)图(c)(5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8 m·s-2).(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是(填入正确选项前的标号).A.a-n图线不再是直线B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大.40(0.37~0.49均对)(4)a-n图线见解析(5)0.45(0.43~0.47均对) (6)BC小滑车释放后做初速度为零的匀加速直线运动满足x=12at2①由题图(b)知,当x=0.8 m时,t=2.00 s,代入①式解得a=0.40 m/s2(4)描点作图a-n图线如图:(5)对钩码与小滑车组成的系统有nmg=(m'+5m)a代入数据解得a=mgm'+5m n=0.1Nm'+0.05kg n由图象知k=15,故0.1m'+0.05=15,解得m'=0.45 kg.(6)若木板保持水平,则对系统由牛顿第二定律得nmg-μ[m'+(N-n)m]g=(m'+Nm)aa=(1+μ)mgm'+Nm n-μg=(1+μ)mgm'+5m n-μg.由此知图线不过原点,且斜率增大,故B、C选项正确.9.在探究加速度与力、质量的关系实验中,由于存在摩擦力的影响使实验有较大的误差,有人设计了如下实验:如图所示,质量为m的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它能将滑块A 到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间(s-t)图象和速度—时间(v-t)图象.整个装置置于高度可调节的斜面上,斜面的长度为l、高度为h.(1)本实验中摩擦力对滑块A的影响(选填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”).(2)本实验中滑块A所受的合外力表达式为.实验中可以通过改变来验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;通过保持不变,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系.不明显,可忽略(2)m0g hl h m0h本实验仪器用的是气垫导轨,滑块A在运动中几乎不受摩擦力的作用.(2)本实验中滑块A的合外力为F=m0g sin θ=m0g hl,如验证质量一定时,加速度与合外力的关系只需要调节h即可;如验证合外力一定时,应使F=m0g hl不变,即保持m0h之积不变即可.。
第3节探究物体运动与受力的关系本节教材分析三维目标一、知识与技能1. 理解物体运动状态的变化快慢即加速度与力有关，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. 培养学生设计简单实验的能力和动手操作能力。
二、过程与方法1. 引导学生从观察日常现象中猜测加速度和力、质量的关系，启发学生用控制变量法进行探究验证。
2. 学生自己设计实验，并根据自己的实验设计进行实验。
3. 对实验数据进行处理，并能对实验结果进行分析总结。
三、情感态度与价值观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. 培养与人合作的团队精神。
教学重点1. 用控制变量法探究多个变量之间的关系。
2. 如何提出实验方案并使实验方案科学、合理、可行。
3. 实验数据的分析与处理。
教学难点1. 如何提出科学、合理的实验方案。
2. 如何分析、处理实验数据。
教学建议“探究物体运动与受力的关系”学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，教师引导学生去寻求研究问题的实验方法，通过探究注重的是问题的提出与发现。
本节课以探究实验的形式出现，不仅要锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验、处理实验数据、得出结论的全过程获取新知识的能力，为牛顿第二定律打下基础。
新课导入设计导入一上一节课我们学习了牛顿第一定律。
从牛顿第一定律中我们已经了解到：物体运动状态的变化即速度的变化与物体的受力有关。
那么物体运动状态变化的情况与受力究竟存在着什么样的关系呢？导入二引入新课教师活动：复习牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动的原因．引出与加速度有关的两个因数：合外力和质量定性讨论：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？力大小相同，作用在不同质量物体上，物体加速度有什么不同？物体运动状态改变快慢取决哪些因素？定性关系如何？教师还可举日常生活中一些实例，如赛车和普通小汽车质量相仿，但塞车安装了强大的发动机，牵引力巨大，可产生很大加速度。
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.学会灵活运用图象法处理物理问题的方法.3.探究加速度与力、质量的关系，并验证牛顿第二定律．基本实验要求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)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． 规律方法总结1．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．2．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．高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系1.用如下列图装置做“验证牛顿运动定律〞的实验,在平衡摩擦力的过程中,如下操作正确的答案是( )A.移动木块,使挂砂桶的小车在斜面上匀速运动B.移动木块,使不挂砂桶的小车在斜面上匀速运动C.移动木块,使挂砂桶的小车在斜面上静止D.移动木块,使不挂砂桶的小车在斜面上静止【解析】选B。
平衡摩擦力的方法是,小车与纸带相连,小车前面不挂砂桶,把小车放在斜面上给小车一个初速度,看小车能否做匀速直线运动,故B正确,A、C、D错误。
应当选B。
2.某同学在用如下列图的装置做“探究加速度与力的关系〞的实验时,忘记平衡小车运动中所受的摩擦力了,其他操作、计算与作图均正确,他最后作出的a-F关系图像可能是( )【解析】选A。
当未平衡摩擦力时,有拉力时,加速度仍然为0,故图像在横轴上有截距,不能是通过原点的直线,故B、C、D错误,A正确。
应当选A。
3.在“探究加速度与力、质量的关系〞实验中:(1)为了探究小车(包括里面所装砝码)总质量M一定时,加速度a与合力F的定量关系,需要在砝码盘里面添加砝码来改变小车所受到的合力。
砝码质量m和小车总质量M分别选取如下四组值:A.M=500g,m分别为50g、70g、100g、125gB.M=500g,m分别为20g、30g、40g、50gC.M=200g,m分别为50g、70g、100g、125gD.M=200g,m分别为30g、40g、50g、60g假设其他操作都正确,那么应该选用________(选填字母代号)进展实验时的实验误差较小。
(2)如图是实验中得到的一条已打点的纸带,纸带上的A、B、C、D、E、F、G均为相邻计数点,打点计时器的打点周期为0.02s,相邻两个计数点之间还有4个计时点未画出,相邻计数点之间的距离已标注在图上,如此小车运动的加速度大小a=________m/s2,打C点时的速度大小v C=________m/s。
(以上结果都保存2位有效数字)【解析】(1)实验中,要保证m≪M,才能保证绳子的拉力约等于m的重力。
第3节 探究物体运动与受力的关系 本节教材分析 三维目标
一、知识与技能 1. 理解物体运动状态的变化快慢即加速度与力有关，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. 培养学生设计简单实验的能力和动手操作能力。 二、过程与方法 1. 引导学生从观察日常现象中猜测加速度和力、质量的关系，启发学生用控制变量法进行探究验证。 2. 学生自己设计实验，并根据自己的实验设计进行实验。 3. 对实验数据进行处理，并能对实验结果进行分析总结。 三、情感态度与价值观 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. 培养与人合作的团队精神。 教学重点
1. 用控制变量法探究多个变量之间的关系。 2. 如何提出实验方案并使实验方案科学、合理、可行。 3. 实验数据的分析与处理。 教学难点
1. 如何提出科学、合理的实验方案。 2. 如何分析、处理实验数据。 教学建议 “探究物体运动与受力的关系”学生第一次遇到用实验探究一个物理量同时跟两个物理量有关的多元问题，教师引导学生去寻求研究问题的实验方法，通过探究注重的是问题的提出与发现。本节课以探究实验的形式出现，不仅要锻炼学生的动手能力，更重要的是如何设计实验、处理实验数据、得出结论的全过程获取新知识的能力，为牛顿第二定律打下基础。
新课导入设计 导入一
上一节课我们学习了牛顿第一定律。从牛顿第一定律中我们已经了解到：物体运动状态的变 化即速度的变化与物体的受力有关。那么物体运动状态变化的情况与受力究竟存在着什么样的关系呢？ 导入二 引入新课 教师活动：复习牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因，力不是维持物体运动的原因．引出与加速度有关的两个因数：合外力和质量 定性讨论：物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？力大小相同，作用在不同质量物体上，物体加速度有什么不同？ 物体运动状态改变快慢取决哪些因素？定性关系如何？ 教师还可举日常生活中一些实例，如赛车和普通小汽车质量相仿，但塞车安装了强大的发动机，牵引力巨大，可产生很大加速度。再如并驾齐驱的大货车和小汽车在同样大的制动力作用下，小汽车容易刹车．通过类似实例使学生获得感性认识：加速度大小既与力有关，也与质量有关，为下一步定量研究做好铺垫． 问题：那么加速度与合外力、质量到底有怎样的定量关系呢？
1 第四章 力与运动 第三节 探究加速度与力、质量的定量关系
A级 抓基础 1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是( ) 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．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，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，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系 D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，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 解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a与合外力F、物体质量m的关系，故D项正确．
答案：D 2．在本实验中，下列做法和理由正确的是( ) A．实验中用的电源是低压直流电源 B．可将装有沙子的小桶用钩码代替，这样做会使实验更加准确
C．实验结果不用a-m图象，而用a-1m图象，是为了方便根据图象直观地作出判断
D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和沙的质量m以及小车的质量M后，直接用a＝mgM求出 答案：C 3．在“验证牛顿运动定律”的实验中，研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是下图中的( )
解析：在本实验中绳中的张力F＝MmgM＋m，则小车的加速度a＝FM＝mgM＋m，在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，若横轴为1M＋m，则a1M＋m图象应是过原点的直线，当满足M≫m时，m可以忽略不计，a≈mgM，a-1M图象还可以满足图象是过原点的直线；当小车的质量
较小、不满足M≫m时，图象便发生向下弯曲．故选D. 2
答案：D 4．(多选)甲、乙两同学用同一装置做实验，根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )
A．在图A中甲同学的原因是没有平衡摩擦力，乙同学是平衡摩擦力过度 B．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远大于沙和沙桶的质量 C．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远小于沙和沙桶的质量 D．图C中甲乙斜率不同的原因是小车上放的砝码质量不同 答案：BD 5．(多选)某实验小组利用如图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．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.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
解析：设气垫导轨长为x，则滑块的合力F合＝Mghx，为了保持滑块所受的合力不变，所以M和h不能同时增大或减小． 答案：BC 6．(多选)如图所示，在探究加速度和力、质量的定量关系的实验中，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时，x1＝2x2 B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1 C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2 D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1 答案：AD B级 提能力 7．如图所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门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，力传感器可测出绳子上的拉力大小．传感器 3
下方悬挂钩码，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＝2.25 mm. (2)实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t＝1.0×10－2s，则滑块经过光电门B时的瞬时速度为________m/s. (3)若某同学用该实验装置探究加速度与力的关系， ①要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是________(文字说明并用相应的字母表示)． ②下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)． A．滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调节水平 D．应使细线与气垫导轨平行 解析：(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，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．
即v＝dt＝2.25×0.0010.01 m/s＝0.225 m/s.
(3)①根据运动学公式a＝v22L得，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L. ②拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量的大小关系无关，故A错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B正确；应将气垫导轨调节水平，使拉力等于合力，故C正确；要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故D正确． 答案：(2)0.225 (2)①遮光条到光电门的距离L ②A 8．在“探究加速度与力、质量的定量关系”的实验中，利用如图所示的装置．
(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). F/N 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m·s－2) 0.10 0.20 0.28 0.40 0.52 4
①根据表中的数据在图所示坐标系上作出a-F图象． ②图线不过原点的原因可能是___________________________． 解析：(1)实验采用了控制变量法，即先保证小车质量不变，探究加速度与合力的关系，再保证小车受到的合力不变，探究加速度与质量的关系．A对． (2)探究a与m的关系时，保持F不变，改变m大小；探究a与F的关系时，保持m不变，
改变F的大小，故A、B错． a-1m关系图象为过原点的直线，作出这个图象更容易证明a与m成反比，C对．只有当小车的质量远大于托盘与砝码的总质量时，托盘与砝码的总重力才
约等于小车受到的合力，D对．
(3)①作出的a-F图象如图所示． ②由a-F图象可知，当力F＜0.10 N时，小车没有动，说明此时没有平衡摩擦力或小车所受的摩擦力没有完全平衡掉 答案：见解析 9．“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)下列做法正确的是________(填字母代号)． A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上 C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 D．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 (2)为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条 5
件是砝码盘及盘内砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小车和小车上砝码的总质量． (3)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．打点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a＝________ m/s2(结果保留两位有效数字)．
解析：(3)两计数点之间的时间间隔： T＝0.02 s×5＝0.10 s，由Δs＝aT2得
a1＝（3.68－3.52）×10－20.102 m/s2＝0.16 m/s2，
a2＝（3.83－3.68）×10－20.102 m/s2＝0.15 m/s2，
a＝a1＋a22＝0.155 m/s2，取两位有效数字为：
a＝0.16 m/s2.
答案：(1)AD (2)远小于 (3)0.16 10．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．
(1)在实验中必须将长木板右端垫高，目的是________；当不挂钩码时小车能匀速运动，表明长木板右端高度已调好． (2)为了减小误差，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400 g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选________组比较合理(填选项前的字母即可)． A．10 g～40 g B．200 g～400 g C．1 000 g～2 000 g (3)实验中打点计时器所使用的是________(选填“交流”或“直流”)电源． 答案：(1)平衡摩擦力 (2)A (3)交流
