2019-2020年高中物理第三章牛顿运动定律第2节探究加速度与力、质量的关系教学案教科版必修1

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1、2019-2020年高中物理第三章牛顿运动定律第2节探究加速度与力、质量的关系教学案教科版必修1一、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。3．掌握利用图像处理数据的方法。二、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不变，改变盘内砝码的质量，即改变作用力，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．保持小盘中砝码的质量不变，即保持作用力不变，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。三、实验器材小车、砝码、小盘、细线、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、交流电源

2、、纸带、刻度尺、天平。四、实验步骤(1)用天平测出小车和小盘(包括其中砝码)的质量分别为M0、m0，并把数值记录下来。(2)按图321所示将实验器材安装好(小车上不系绳)。图321(3)把长木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，以平衡摩擦力。(4)将小盘通过细绳系在小车上，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及此时所挂小盘的重力m0g。(5)保持小车的质量不变，改变小盘(包括其中砝码)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。(6)保持小车所受合力不变，在小车上加砝码，并测出小车和放上砝码后的总质量M1，接

3、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)继续在小车上加放砝码，重复步骤(6)，多做几次实验，并记录好相应纸带。五、数据处理1．把小车在不同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(m·s－2)小车受力F/N1234由以上数据画出它的aF关系图像如图322所示，由此得出实验结论。图3222．把不同质量的小车在相同力作用下产生的加速度填在下表中：实验次数加速度a/(m·s－2)小车质量M/kg1234由以上数据画出它的aM图像及a图像，如图323甲、乙所示，根据图像可以得出结论。图3233．实验结论物体的加速度跟所受的合力成正

4、比，跟物体的质量成反比。六、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砝码的质量还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力。2．实验中必须满足小车和砝码的质量远大于小盘和砝码的总质量。只有如此，小盘和砝码的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。3．各纸带上的加速度都应是该纸带上的平均加速度。4．作图像时，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地对称分布在所作直线两侧。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，且先接通电源再放手。七、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

5、带来一定的误差。小车的质量与托盘和砝码的总质量相差越大，这种误差越小。2．为减小测量长度时的偶然误差，可进行多次测量取平均值。3．没有平衡摩擦力或摩擦力没有平衡好，实验中作出的aF或a图像不过原点。八、它案设计利用下列器材：带有定滑轮的木板、铁架台、小车、滑轮、钩码、大号铁夹、米尺、细绳、粘泥等设计实验，探究加速度a和它所受的力F之间的关系。1．用5个铁架台将两块木板架起，如图324所示。由钩码和两个动滑轮组成动力系统，如果不考虑滑轮本身的质量，拉小车B的力是拉小车A的力的2倍，即F1∶F2＝1∶2。每辆小车后面拖一根细绳，绕过木板后竖直下垂被一固定在桌面上的大号铁夹

6、夹住。图3242．用粘泥将两辆小车的质量调整得完全一样，用小车后面的细绳将小车拉到木板右端后用铁夹夹紧细绳，使小车静止。3．在小车的起始位置做上记号，然后松开铁夹，两小车便由静止开始做匀加速运动。经过适当的时间，再夹住铁夹，使小车停止运动。4．测量出两小车运动的距离x1和x2，可由x1＝，x2＝，两式相除得x1∶x2＝a1∶a2。如果测得x1∶x2＝1∶2，可知a1∶a2＝1∶2，即a1∶a2＝F1∶F2。5．改变动滑轮上所挂的钩码的质量，重复以上实验，可以得到相同的结论：小车的加速度与它所受的力成正比。[例1]　用如图325所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速

7、度a与小车质量M的关系，某位同学设计的实验步骤如下：图325A．用天平称出小车和小盘(包括其中砝码)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砝码盘；D．将电磁打点计时器接在6V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的质量；E．保持小盘及其中砝码的质量不变，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aM关系图像，并由图像确定aM关系。(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________，该步骤应排在________步骤