【4.2实验：加速度与力、质量的关系】导学案

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1、高一物理［4.2实验：加速度与力、质量的关系】导学案编写人：土纪2010.11.30学习目标：1、用比较法测量加速度；2、用控制变量法探究加速度与力、质量的关系；3、掌握利用图象处理数据的方法。第一部分：课前自主学习，主动落实学案一.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，而研究其中两个参量之间的变化关系的方法，是物理实验中经常采取的一种方法.本实验有F、m、a三个参量，研究加速度a与F及m的关系时，我们应先控制一个参量不变，研究另外两个参量之间的关系.在该实验中要求先控制小车的质量不变，

2、改变小车所受的拉力F,讨论a与F的关系;再控制小车所受的拉力F不变，改变小车的质量m,讨论a与m的关系.（2）要测量的物理量小车与其上磁码的总质量M—用天平测出.小车受的拉力F——用天平测出小盘和盘内袪码的总质量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.（3）平衡摩擦力的目的和方法①目的：实验中小车要受到摩擦阻力的作用，増加了实验的难度.垫高水平木板不带滑轮的一端，使小车自身重力沿斜面的分力平衡摩擦力，这样小车所受拉力即为合力，提高了实验成功率.②方法：不挂托盘，使小车拖着纸带，纸带通过打点计时器，并且使打点计时器处于工

3、作状态，逐渐调节木板的倾角，使打下的纸带点间距相等，则说明小车做匀速直线运动，即平衡了摩擦力.二.实验器材打点计时器、纸带及复写纸、小车、一端附冇定滑轮的长木板、小盘和砥码、细绳、低压交流电源、天平（带有一套祛码）、刻度尺.第二部分：课堂互动探究，整合提升一、探究加速度与力、质量的关系?1.用天平测出小车和小盘（包括其中袪码）的质量分别为M。、m。，并把数值记录下來.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，接通屯源放开小车，用纸带记录小车的运动情况；取下纸带并在纸带上

4、标上号码及此时所挂重物的重力叫g.5.保持小车的质量不变，改变小盘（包括其中舷码）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叫g>m2g…表1：M不变，加速度a与受力的关系实验次数n小车受力F/N加速度a/(m•s-2)12345•••1.保持小车所受的合外力不变，在小车上加硅码，并测出小车和放上抵码后的总质量皿，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.2.继续在小车上加放祛码，重复步骤6,多做儿次实验，在每次得到的纸带上标上号码.实验次数n小车质量M/kg加速度a/(m•s-

5、2)12345•••表2：F不变，加速度与质量的关系3.利用以上两表中的数据，分别在坐标系中作出M不变时，a—F图象和F不变时，a—M图彖.针对训练1.如图所示，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为砂桶，B为定滑轮，C为滑块及上面添加的磁码,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误。二、分析、归纳、探究结论？1•你在图（a）中画出的a-F图象是通过原点的直线吗?说明a与F成什么关系?1.你在图（b）中画出的a—M图象是直线吗?你能从⑹图中得出a与质量M的定量关系吗

6、？2.你在图（c）屮画出的a—图象是过原点的直线吗?你能由图象得出a与M的关系吗？3.在误差允许的范围内得出的结论是：当M不变时，a与F成正比关系；当F不变时，a与M成反比关系.【特别提醒】本实验屮利用图象处理数据的优点：（1）直观地看岀两个物理量间的关系；（2）有效地减小实验误差，并排除实验中的错误数据.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麻码的质量述是改变小车及麻码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.2.实验中必须满足小车和砥码的质量远大于小盘和砥码的总质量.只有如此，麻码和小盘的总重力才可视为与小车受到的

7、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.作图彖时，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的两侧.离直线较远的点是错误数据，可舍去不予考虑.5.小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放纸带.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：本实验中用小盘及確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及危码的总重力），存在系统误差.小盘及砥码的总质量越接近小车的质量，误差就越大；反Z,小盘及麻码

8、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（