04实验：探究加速度与力质量的关系(学案)

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1、第三章《牛顿运动定律》第四讲《探究牛顿第二定律》【计划课时】2课时【学习目标】1.设计探究加速度、质量、力厂者关系的探究方案。2.会测量加速度、力、质量；并能作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图象；能根据图象写出加速度与力、质量的关系式。3.体会探究过程中所用的科学方法——控制变量法；学习科学家的严谨态度。4.激情投入学习，掌握扎实的物理知识，时刻准备着。【教学重难点】根据实验数据利用图象法处理，会作图象，会根据图象建立加速度、质量、外力的关系。【使用说明与方法指导】1.第一节课：让学生完成白学任务屮的基本知识的I叫顾，预习课内探究内容。2.第二节课：合作讨论学案上的探究问题，展示这些

2、问题，在点评时老师补充讲解。【自学任务】一.知识梳理1.加速度是表示物体运动状态的物理量。根据事实经验，加速度与物体的有关。物体一定时，质量越小，加速度就越大。加速度还与物体的大小有关，物体一定时，受力越大，其加速度越大。2.控制变量法：加速度2和质量m,受力尸都有关系。研究它们之间的关系时，先保持不变，测量物体在的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系，再保持物体所受的力，测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。这种先控制一个参量不变，研究其余参量之间变化关系的方法叫控制变量法。二.实验原理1.保持研究对象即小车的质量不变，改变砂桶内砂的质量，即改变牵引力测出小车的对

3、应加速度，用图象法验证加速度是否正比于作用力.2.保持砂桶內砂的质量不变，改变研究对象的质量，即往小车内加祛码，用电磁打点计时器测出小车的对应加速度，用图象法验证加速度是否反比于质量.三•实验器材：附有定滑轮的长木板；薄木板：小车；细线；小桶及砂；打点计时器；低圧交流电源；导线；天平（带一套祛码）；祛码；毫米刻度尺；纸带及复写纸等.四•实验步骤1.用天平测岀小车和小桶的质量財和删，并把数值记录下来.2.按图所示，安装实验器材，只是不把悬挂小桶用的细绳系在车上，即不给小车施加牵引力.3.平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫薄木板并反复移动其位置，直到在打点计时器正常丁作后，小车在斜面上

4、运动时可以保持匀速玄线运动状态为.1h.4.记录小车内所加舷码的质量，称好砂子后将砂倒入小桶，把细绳系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶，此时要调整定滑轮的高度使绸与木板平行，接通电源，放开小车，待打点计时器在纸带上打好点后取下纸带并作好标记.5.保持小车总质量不变，改变砂的质量（均要用天平称量），按步骤4中方法打好纸带并作好标记.6.在每条纸带上都选取一段比较理想的部分，算出加速度的值./理禺.⑶7.用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力（即砂和桶的总重力），根据实验结果描出相应的点，如这些点在一条肓•线上，便证明了加速度与作用力成正比.8.保持砂和桶的质量不变，在小车上加放舷码（也需记录好），重复

5、上面的实验步骤，求出相应的加速度，用纵坐标表示加速度②横坐标表不质量的倒数，根据实验结果播出相应的点，如果这些点在一条直M+m线上，就证明了加速度与质量成反比.五•注意事项1.实验步骤2、3不需重复，即整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变砂和砂桶的质量述是改变小车及祛码的质量，都不需要重新平衡摩擦力.平衡摩擦力是指小车所受动力（重力沿斜面分力）与小车所受阳力（包括小车所受摩擦力和打点计时器对小车后所拖纸带的摩擦力）大小相等.实验中，应在小车后拖上纸带，先接通电源，再用手给小车一个初速度.若在纸带上打出的点的间隔基木上均匀，才表明平衡了摩擦力，否则必须重新调整薄木板的位置.2.平衡摩擦力后，

6、每条纸带必须满足在小车上所加祛码的质量远大于砂和砂桶的总质量的条件下进行，只有如此，砂和砂桶的总重力才可视为小车所受的拉力.3.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（或尽量远离带滑轮的一端），并应先接通电源，再放开小车，且在小车到达滑轮前应按住小车.4.各纸带上的加速度目，都应是该纸带上的平均加速度.5.作图象时，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•在所作直线两侧.六.误差分析1.因实验原理不完善引起的误差.本实验用砂和砂桶的总重力吨代替小车的拉力，而实际小车所受的拉力要小于砂和砂桶的总重力•砂和砂桶的总质量越接近小车和狂码的总质量，误并越大，砂

7、和砂桶的总质量越小丁小车和舷码的总质量，由此引起的误差就越小.因此，满足砂和砂桶的总质量m远小丁小车和舷码的总质量M的目的就是为了减小因实验原理不完善而引起的误差.此课差可因m《M而减小，但不可能消去此误差.证明如下:小车和砂桶的受力情况如图所示.对小车：F=Ma对砂桶：mg—F=mamg解得卩==mgM+m]

8、m~M1523168~~~183小车打点计肘器皆——惑码人nr处舷码盘图甲（单位hid）可见当M》