（必修1）4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（1）（导学案1）

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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】

• 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。

• 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：               
     
     
     

• 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：

物理量	1	2	3	4	5	6
质量M
1/M
加速度a

表二：

物理量	1	2	3	4	5	6
作用力F
加速度a

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。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
3．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，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，应该改变拉力的大小
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
图象
D．在探究加速度与力的关系时，作图象应该用折线将所描的点依次连接
4．在用实验探究加速度和力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是
A．实验的基本思想是：保持物体的质量不变，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
B．实验的基本思想是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系
C．在处理实验数据中，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比
D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比
5．在做探究加速度与力、质量的关系的实验时，下列说法中错误的是
A．应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差
B．可以用天平测出小桶和砂的总质量m1，小车和砝码的总质量m2，根据公式a=m1g/m2求出小车的加速度
C．处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差
D．处理实验数据时采用a–<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>图象，是为了便于根据图线直观地作出判断
6．在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>为砂桶及砂桶中砂的质量的条件，结果得到的图象应是
A．
    B．
    C．
    D．

7．某组同学用如图所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要和不正确的是


A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力
B．小车的质量要远大于塑料桶的质量
C．实验中可以通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
D．每次改变小车受到的拉力后都需要重新平衡摩擦力
8．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图所示的装置，打点计时器的打点频率为50 Hz。


（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图所示，相邻两点间的距离分别为10.0 mm、12.0 mm、14.0 mm、16.0 mm、18.0 mm，则打E点时小车的速度为____________m/s，小车的加速度为____________m/s2。


（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持拉力不变，得到多组数据后他应描给的图象是________（填a–M还是
）。


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．“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某组同学制订实验方案、选择实验器材且组装完成，在接通电源进行实验之前，实验装置如图所示。


(1)下列对此组同学操作的判断正确的是(　　)
A．打点计时器不应该固定在长木板的最右端，而应该固定在靠近定滑轮的那端，即左端

B．打点计时器不应使用干电池，应使用低压交流电源
C．实验中不应该将长木板水平放置，应该在右端垫起合适的高度
D．小车初始位置不应该离打点计时器太远，而应该靠近打点计时器放置
(2)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如下图，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是_____________
_______________________________________________________________________________[来源:学*科*网]
(3)沙和沙桶质量m________小车质量M时，才可以认为细绳对小车的拉力F的大小近似等于沙和沙桶的重力(　　)
A．远大于          B．远小于
C．接近(相差不多)          D．大于
(4)某同学顺利地完成了实验。某次实验得到的纸带如图所示，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得打点1时小车的速度是________m/s。小车的加速度大小________m/s2。(结果保留两位有效数字)


参考答案：
小试牛刀：
1．B【解析】在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，B正确。
2．B【解析】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，这样做的目的是平衡摩擦力，使绳的拉力为小车受到的合力，故选项B正确。
3.C
4．D【解析】本实验就是利用控制变量法得到a，F，m三者的关系，A，B，C所述符合实验的思路和道理符合要求，故D正确。
5．B【解析】实验中应满足A所述的条件，故A正确；实验中加速度不能根据公式求解，故B错误；画图象时偏离较远的点已舍弃，误差较小，故C正确；采用a–<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>图象，图象为直线，更直观，故D对。
7．D【解析】A、首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力，故A正确；B、当小车的质量要远大于塑料桶及所装的砝码的质量时，才能认为塑料桶及所装的砝码的重力等于小车所受的合力，故B正确；C、实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故C正确；D、平衡摩擦力后，在实验过程中不需要重新平衡摩擦力，故D错误。
【点睛】掌握实验注意事项即可正确解题，实验前要平衡摩擦力，要掌握平衡摩擦力的方法，平衡摩擦力不能过度。
8．（1）0.85  5  （2）

当堂检测：
1.B 2.（1)BCD　(2)平衡摩擦力过度　(3)B　  (4)0.26　0.50