1、物 理 學 科 教 學 案本學期第 課時本單元第 課時授課日期： 課題：探究加速度與力、質量的關系主備人：于海云 審核人： 楊成林學習目標：1學會用控制變量法研究物理規律 2驗證牛頓第二定律3掌握利用圖象處理數據的方法 教 學 過 程 及 內 容實驗目的1學會用控制變量法研究物理規律2驗證牛頓第二定律3掌握利用圖象處理數據的方法實驗原理探究加速度a與力F及質量m的關系時，應用的基本方法是控制變量法，即先控制一個參量小車的質量m不變，討論加速度a與力F的關系，再控制小盤和砝碼的質量不變，即力F不變，改變小車質量m，討論加速度a與m的關系實驗器材打點計時器、紙帶、復寫紙、小車、一端附有定滑輪的長木

2、板、小盤、夾子、細繩、低壓交流電源、導線、天平、刻度尺、砝碼實驗步驟1用天平測出小車和盛有砝碼的小盤的質量m和m.2安裝實驗器材(如圖所示)3平衡摩擦力4小盤繞過滑輪系于小車上，先通電源后放開小車，取下紙帶編號碼5保持小車的質量m不變，改變砝碼和小盤的質量m，重復步驟4.6在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度a.7作aF的圖象，描點作圖，若這些點在一條直線上，證明了加速度與力成正比8保持砝碼和小盤的質量m不變，改變小車質量m，重復步驟4和6，作a圖象，若圖象為一直線，則證明加速度與質量成反比考點一實驗原理與操作例題1：某實驗小組利用圖實­4­1所示的裝置探究加速度與

3、力、質量的關系。 (1)下列做法正確的是_(填字母代號)。A調節滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B在調節木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質量時，不需要重新調節木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內砝碼的總重力在數值上近似等于木塊運動時受到的拉力，應滿足的條件是砝碼桶及桶內砝碼的總質量_木塊和木塊上砝碼的總質量。(選填“遠大于”、“遠小于”或“近似等于”)(3)甲、乙兩同學在同一實驗室，各取一套圖示的裝置放在水平桌面上，木塊上均不放砝碼，在沒有平衡摩擦力的情況下，研究加速度a與拉

4、力F的關系，分別得到圖實­4­2中甲、乙兩條直線。設甲、乙用的木塊質量分別為m甲、m乙，甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數分別為甲、乙，由圖可知，m甲_m乙，甲_乙。(選填“大于”、“小于”或“等于”) 重要提示：考點二數據處理與誤差分析例題2：某次“探究加速度a跟物體所受合力F和質量m的關系”實驗過程是： (1)圖實­4­6甲所示為實驗裝置圖。圖乙為某次實驗得到的一段紙帶，計數點A、B、C、D、E間的時間間隔為0.1 s，根據紙帶可求出小車的加速度大小為_ m/s2(結果保留兩位有效數字)。(2)保持小車質量不變，改變砂和砂桶質量，進行多次測量。根據實

5、驗數據做出了加速度a隨拉力F的變化圖線，如圖實­4­7所示。圖中直線沒有通過原點，其主要原因是_ (3)保持砂和砂桶質量不變，改變小車中砝碼質量，進行多次測量，得到小車加速度a、質量m及其對應的的數據如表中所示： 實驗次數12345678小車加速度a/m·s21.901.721.491.251.000.750.500.30小車和砝碼質量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60a請在坐標紙中畫出a­圖線；b.根據作出的a­f(1,m)圖像可以得

6、到的結論是：。重要提示考點三實驗的改進與創新例題3：某同學利用如圖實­4­12所示的裝置探究“小車的加速度與所受合外力的關系”，具體實驗步驟如下：A按照圖示安裝好實驗裝置，掛上砂桶(含少量砂子)。B調節長木板的傾角，輕推小車后，使小車沿長木板向下運動，且通過兩個光電門的時間相等。C取下細繩和砂桶，測量砂子和桶的質量m，并記下。D保持長木板的傾角不變，不掛砂桶，將小車置于靠近滑輪的位置，由靜止釋放小車，記錄小車先后通過光電門甲和乙時顯示的時間。E重新掛上細繩和砂桶，改變砂桶中砂子的質量，重復BD步驟。(1)若砂桶和砂子的總質量為m，小車的質量為M，重力加速度為g，則步驟D中小

7、車加速下滑時所受合力大小為_。(忽略空氣阻力)(2)若遮光片的寬度為d，光電門甲、乙之間的距離為l，顯示的時間分別為t1、t2，則小車的加速度a_。(3)有關本實驗的說法正確的是_。A砂桶和砂子的總質量必須遠遠小于小車的質量B小車的質量必須遠遠小于砂桶和砂子的總質量C平衡摩擦力時要取下細繩和砂桶D平衡摩擦力時不能取下細繩和砂桶重要提示需要商討解決的疑惑點編號： 姓名： 總分： 限時訓練（21）探究加速度與力、質量的關系 A 組【 】1關于“驗證牛頓第二定律”實驗中驗證“作用力一定時，加速度與質量成反比”的實驗過程，以下做法中正確的是()A平衡摩擦力時，應將裝沙的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上B

8、每次改變小車的質量時，不需要重新平衡摩擦力C實驗時，先放開小車，再接通電源D可以利用天平測出沙桶和沙質量m和小車質量M，直接用公式a求出加速度2圖實為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖。 (1)平衡小車所受阻力的操作：取下_，把木板不帶滑輪的一端墊高；接通電火花計時器電源，輕推小車，讓小車拖著紙帶運動。如果打出的紙帶如圖所示，則應_(選填“減小”或“增大”)木板的傾角，反復調節，直到紙帶上打出的點跡_為止。(2) 如圖所示為研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質量的關系”時所得的實驗圖像，橫坐標m為小車上砝碼的質量。設圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓第二定律成立，則小車受到的

9、拉力為_，小車的質量為_。3用圖實­4­9(a)所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律：(1)某同學通過實驗得到如圖(b)所示的a­F圖像，造成這一結果的原因是：在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角_(填“偏大”或“偏小”)。 (2)該同學在平衡摩擦力后進行實驗，實際小車在運動過程中所受的拉力_砝碼和盤的總重力(填“大于”、“小于”或“等于”)，為了便于探究、減小誤差，應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m滿足_的條件。(3)某同學得到如圖實­4­10所示的紙帶。已知打點計時器電源頻率為50 Hz。A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續的點。ssDGs

10、AD_cm。由此可算出小車的加速度a_m/s2(保留兩位有效數字)。4某探究小組在做“探究加速度與力、質量的關系”實驗時，采用如圖所示的裝置，通過控制裝置讓兩小車同時開始運動，同時停止，測量兩小車運動的位移，從而討論加速度與力、質量的關系。某次實驗中，測得兩小車總質量均為300 g，現保持兩小車質量不變，改變盤中砝碼的質量，進行幾次實驗，得到的數據如下表，表中的m1、m2分別表示兩盤與砝碼的總質量，x1、x2分別表示兩小車運動的位移。(1)在安裝實驗裝置時，應調整滑輪的高度，使_；在實驗時，為減小系統誤差，應使砝碼盤和砝碼的總質量_小車的質量(選填“遠大于”、“遠小于”或“等于”)。(2)由運

11、動學知識可知，兩小車加速度之比與位移之比之間的大小 關系為_(選填“相等”、“不相等”、“沒有關系”)。次數小車1小車2比值m1/gx1/cmm2/gx2/cmm1g/m2gx1/x219.0028.8014.0045.000.640.6429.0023.2019.0050.500.470.46314.0029.9024.0052.200.580.57414.0023.4029.0051.200.480.46(3)用m1g和m2g分別代表兩小車所受拉力。根據實驗數據可知，當小車的質量不變時，小車的加速度與拉力的關系是：_。 B 組5某同學利用如圖所示實驗裝置及數字化信息系統獲得了小車加速度a與

12、鉤碼的質量m的對應關系圖，如圖(b)所示。實驗中小車(含發射器)的質量為200 g，實驗時選擇了不可伸長的輕質細繩和輕定滑輪，小車的加速度由位移傳感器及與之相連的計算機得到。回答下列問題： (1)根據該同學的結果，小車的加速度與鉤碼的質量成_(填“線性”或“非線性”)關系。(2)由圖(b)可知，a­m圖線不經過原點，可能的原因是_。(3)若利用本實驗裝置來驗證“在小車質量不變的情況下，小車的加速度與作用力成正比”的結論，并直接以鉤碼所受重力mg作為小車受到的合外力，則實驗中應采取的改進措施是_，鉤碼的質量應滿足的條件是_。6某同學設計了如圖15所示的裝置來探究加速度與力的關系彈簧秤固

13、定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運動為止，記下彈簧秤的示數F0，以此表示滑動摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運動到PQ處的時間t.木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可) _.改變瓶中水的質量重復實驗，確定加速度a與彈簧秤示數F1的關系下列圖象能表示該同學實驗結果的是 ()用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優點是_a可以改變滑動摩擦力的大小b可以更方便地獲取多組實驗數據c可以比較精確地測出摩擦力的大小d可以獲得更大的加速度以提高實驗精度6為了探究受到空氣阻力時，物體運動速度隨時間的變化規律，某同學采用了“加速度與物體質量、物體受力關系”的實驗裝置(如圖16所示)實驗時，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對小車運動的阻力(1)往砝碼盤中加入一小砝碼，在釋放小車_(選填“之前”或“之后”)