2020年高中物理 第四章《实验探究加速度与力质量的关系》学案（无答案）新人教必修1

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1、4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 学案 【课标要求】1体验探究加速度与物体受力、物体质量的关系的过程。2感悟控制变量法、图象法等科学研究方法的应用。3体验通过探究物理规律的过程来获取物理知识的乐趣。4使观察能力、质疑能力、分析问题的能力和交流合作的能力得以提高。【重点难点】重点：合理选用器材，正确设计探究加速度、力、质量三者关系的研究方案。难点：掌握探究过程所用的科学方法控制变量法。【课前预习】一、探究加速度与力、质量的关系1.物体运动状态变化的快慢,也就是物体加速度的大小,与 有关,还与 有关.2.物体的质量一定时,受力越大,其加速度越 ；物体受力一定时,质量越小,加速度越 .3.探究

2、加速度与力的定量关系时,就保持 不变,而探究加速度与质量的关系时,应保持 不变.二、制定实验方案时的两个问题4.测量物体的加速度可用刻度尺测量 并用秒表测量 ,由公式 算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带,根据 来测量加速度.5在这个实验中也可以不测加速度的具体数值，这是因为我们探究的是 关系。三、怎样分析数据得出结论6在本实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成 ，与质量成 ，然后根据实验数据作出 图象和 图象。【探讨与生成】【问题1】控制变量法例1关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验操作，下列说法中符合实际的是（ ）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

3、出加速度、力、质量三者之间的关系。通过保持小车的质量不变，只改变小车的拉力，就可能归纳与加速度、力、质量的关系。通过保持小车的受力不变，只改变小车的质量，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系。先不改变小车的质量，研究加速度与力的关系，再不改变小车的受力，研究度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。【拓展与分享】下列说法正确的是 （ ） A.速度、加速度是通过控制变量法获得定义的 B.匀速直线运动不是理想模型 C.重心是一个理想化的模型 D.力的合成是一种等效替代方法，而力的分解却不是【小结】1研究三个量之间的关系时，先要保持其中某一个量不变，研究另两个量之间的关系；

4、再保持另一个量不变，研究其余两个量之间的关系；然后综合得出结论，这种实验研究的方法叫控制变量法。它是物理学中常用的研究方法。2本实验中：保持m不变，研究加速度a与F的关系；保持F不变，研究加速度a与质量m的关系。是控制变量法的典型运用。【问题2】探究加速度与力的关系例2某次实验中，某一物体质量一定时，将测得的加速度a和力F的有关数据记录在表中a/(ms-2)1.984.065.958.12F/N1.002.003.004.00(1)根据表中所列数据，分别画出aF图象(2)从图象可以判定：当m一定时，a与F的关系为_【拓展与分享】某学生在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，测得的加速度a与拉力

5、F的数据如下表所示F/N0.200.300.400.50a/m.s-20.100.210.290.40(1)根据表中的数据在图坐标系中作a-F图线（2）图线在F轴上截距的物理意义是 。【小结】1.探究加速度与力的关系，这个力应该是物体所受的合力，故探究时应设法使你测出的力就是物体的合力。采用案例中的设计方案时，近似认为砝码和托盘的重力就是小车所受的合力，这就必须平衡掉小车运动过程中所受的摩擦力。具体方法是：将长木板固定打点计时器的一端垫高一适当的角度，使小车重力的一个分力与摩擦力平衡。2.判断小车是已平衡掉摩擦力的方法是：轻推小车，小车匀速缓慢下滑；或用小车拖着纸带下滑，如果纸带点迹间距均匀说

6、明已经平衡了摩擦力。3.利用所测得的数据建立一个a-F坐标系，并描点连线，所连的直线应通过尽可能多的点，不在直线上的点要均匀分布在直线的两侧；离直线较远的点舍去，因其误差较大，不能把点连成折线。4. 所描的直线可能不过原点，如图所示。图a是由于平衡摩擦力时斜面倾角太小未完全平衡摩擦力；或没有抬高长木板以平衡摩擦力。图b 是由于平衡摩擦力把木板抬高时倾解过大造成的。【问题3】在研究加速度与质量的关系时，为什么描绘a-图象，而不是a-m图象？例3某次实验中，将测得的反映加速度a和质量m的数据列入下表中a/(ms-2)2.042.663.233.98/kg-10.500.670.801.00（1）根

7、据表中的数据，画出a的图象。（2）当F一定时，a与m的关系为_。【拓展与分享】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当作用力一定（悬挂的重物重力不变），探究加速度与质量的关系时，下列说法错误的是（）.小车必须放在水平的木板上由静止开始运动。.每次改变小车的质量时，由于小车受到的摩擦力也发生了变化，需要重新平衡摩擦力。.小车的质量必须和悬挂的重物质量大很多才能减小实验误差.可用天平测出小车的质量和沙、沙桶的质量m，小车运动的加速度直接用公式a=g求出【小结】1.在相同力的作用下，质量m越大，加速度越小。这可能是“a与m成反比”，但也可能是“a与m2成反比”，甚至可能是更复杂的关系。我们从最简

8、单的情况入手，检验是否“a与m成反比”。而“a与m成反比”与“a与成正比”是等价的。2.通过a-m图线检验“a与m成反比”，图象是以双曲线，但要检查一条曲线是否为双曲线并不容易。但通过a-图线检验“a与成正比”，图象是一条过原点的倾斜直线，这样就容易多了。3.“化曲为直”是物理学中分析物理量之间关系的重要方法。【问题4】实验中有哪些注意事项？例4在利用纸带和打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中，下列说法正确的是（ ）A平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上。B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力。C实验时，先放小车再通电。D实验小车质量比砝码盘和其中砝码的总质量必须大得

9、多。【拓展与分享】下图是甲、乙两位同学在“探究加速度与质量、力的关系”实验中，得到的图象图a中甲同学没有进行的实验步骤是 。图b中乙同学是某一实验步骤有问题，请提出改进建议 。【小结】1.实验中平衡摩擦力之后，无论是改变沙桶拉力F（加沙）或改变小车的质量（增减砝码），都不需要重新平衡摩擦力。2.实验中小车受到的合力与沙和沙桶（或砝码盘及砝码）重力近似相等，条件是沙桶和沙的质量比小车的质量小得多。3.小车应靠近打点计时器且先接通电源后释放小车。【课堂练习】1. 在探究加速度与力的关系中，保持小车质量不变，得到如下表所示的一组实验数据：F/N0.200.300.400.500.600.70a/ms

10、-20.220.380.560.800.961.16（1）在如右图所示的坐标中，画出a-F的关系图象；（2）从a-F关系图中可以判断实验操作中存在的问题是；（3）从图中求出系统的质量为 kg。2. 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3. 在用实验探究加速度和力的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，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在处理实验数据时，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